Erstarrungsgefüge

Metallurgy
Reale Legierungszusammensetzungen und unter Ungleichgewichtsbedingungen ablaufende Erstarrungs- und Umwandlungsvorgänge führen zu Veränderungen der Erstarrungsbedingungen während der Erstarrung. Bei eutektischen Systemen ändert sich die Konzentration der Restschmelze gemäß dem Verlauf der Liquidus- und Soliduslinien. Die Zusammensetzung der primär erstarrten Mischkristalle folgt dem gleichen Verhalten.

Charakteristische Besonderheiten dieser Erstarrungsgefüge für Stahlguss sind, dass sie durch nachfolgende Vorgänge des Kornwachstums, der Sekundärkristallisation im Fall peritektischer Reaktionen (Peritektikum) und durch Austenitumwandlung nur begrenzt oder gar nicht erhalten bleiben.

Das Erstarrungsgefüge von Gusseisenlegierungen ist auf Grund der möglichen Zusammensetzung (vom untereutektischen bis in den übereutektischen Bereich) durch Primärkristallisation und die eutektische Kristallisation gekennzeichnet. Sie verläuft in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung und den Abkühlungs- und Keimbildungsbedingungen stabil oder metastabil. Das metastabile Eutektikum kristallisiert als normales Eutektium unter Bildung von Austenit und Zementit. Das stabile Eutektikum kristallisiert anormal. In Abhängigkeit der Kristallisationsbedingungen werden stark unterschiedliche Graphitformen ausgebildet. Die Kristallisation verläuft unter der Bildung von eutektischen Körnern, in denen der Graphit in zusammenhängenden Raumformen vorliegt. Günstige Keimbildungsbedingungen erhöhen die Anzahl der Körner und bedingen eine feinere Ausbildung.

Die Abkühlungsgeschwindigkeit und metallurgische Maßnahmen beeinflussen die Ausbildung des Gussgefüges. Das Impfen von Gusseisenschmelzen, die Veredlung oder auch Kornfeinung von Aluminiumlegierungen führen beispielsweise zu gezielt beeinflussten Erstarrungsgefüge.

Seigerungen beeinflussen das Erstarrungsgefüge unmittelbar. Die als Folge der Mischkristallseigerung unter Ungleichgewichtsbedingungen entstehenden, gefügebildenden Vorgänge bei weiterer Abkühlung können zu großen Unterschieden in der Ausbildung des Erstarrungsgefüges führen.

Beispielsweise kann in dickwandigen Gusseisenteilen das Erstarrungsgefüge durch die Anreicherung, Ausbildung und Anordnung von Sulfiden und Nitriden beeinflusst werden.

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