Eutektikum

Metallurgie

Zwei- oder Mehrstofflegierungen, deren Komponenten im flüssigen Zustand vollkommen löslich, im festen Zustand aber vollkommen unlöslich sind, bilden bei einer bestimmten Konzentration ein sogenanntes Eutektikum; es hat den niedrigsten Schmelzpunkt des gesamten Systems, außerdem hat es kein Erstarrungsintervall, da die Liquidustemperatur identisch mit der Solidustemperatur ist (Bild 1). Die Bezeichnung Eutektikum, ευτηκτος (gut geschmolzen). Das Gefüge des Eutektikums besteht aus allen Legierungskomponenten, die wegen ihrer Unlöslichkeit im festen Zustand entmischt sind und in sehr feiner Verteilung vorliegen.

Bei dem in Bild 1 dargestellten Zustandsdiagramm haben alle Legierungen ein Erstarrungsintervall, ausgenommen die eutektische. Die waagerecht verlaufende Soliduslinie wird Eutektikale genannt. Legierungen links von der eutektischen Zusammensetzung (untereutektische Legierungen) erstarren unter Ausscheidung von Primärkristallen, eingebettet in Eutektikum, jene rechts davon (übereutektische Legierungen) unter Ausscheidung von B- Primärkristallen und Eutektikum. Werkstoffe nahe der eutektischen Zusammensetzung werden naheutektische Legierungen genannt.

Die Unlöslichkeit im festen Zustand kann auch nur auf einen Teilbereich eines Legierungssystems beschränkt sein. Bild  2 zeigt hierzu ein Beispiel. In den seitlichen Feldern dieses Diagrammtyps besteht auch im festen Zustand vollkommene Löslichkeit (α- beziehungsweise β-Mischkristalle). Dazwischen befindet sich eine Mischungslücke, das heißt ein Gebiet der vollkommenen Unlöslichkeit, und zwar nicht der Komponenten A und B, sondern ihrer α- und β-Mischkristalle. Demzufolge setzt sich das Eutektikum aus einem feinen Gemenge von α- und β-Mischkristallen zusammen. Die im Bereich der Mischungslücke auftretenden und im Eutektikum eingebetteten α- und β-Mischkristalle haben immer eine bestimmte Zusammensetzung und nur ihr Mengenverhältnis ändert sich mit der Legierungszusammensetzung; im untereutektischen Bereich sind mehr α-, im übereutektischen mehr β- Mischkristalle vorhanden. Zur Berechnung des Mengenverhältnisses wird die Hebelbeziehung angewandt.

Nun verlaufen die Grenzlinien (Sättigungslinien) der α- und β-Mischkristalle nicht immer senkrecht zur Massengehalt-Abszisse, sondern es treten Kurven auf, wie in Bild 3. Diese Kurven bedeuten, dass mit sinkender Temperatur die Löslichkeit der Legierungskomponente B im α-Mischkristall (links) oder die von A im β-Mischkristall (rechts) abnimmt. Wenn zum Beispiel eine Legierung nach der Erstarrung ausschließlich α- Mischkristalle aufweist, diese aber bei weiterer Abkühlung die Legierungskomponente B nicht mehr in Lösung halten können (das heißt die Sättigungskurve wird geschnitten), muss B mit den in ihm bei der jeweiligen Temperatur löslichen Gehalt an A in Form von (sekundären) β-Mischkristallen ausgeschieden werden, und es liegen nun α- und β-Mischkristalle gemeinsam vor. Analog kommt es in Legierungen mit ausschließlich β-Mischkristallen im Falle einer Überschreitung der Sättigungskurve zur Ausscheidung (sekundärer) α-Mischkristalle, sodass das Gefüge dann auch beide Mischkristallarten aufweist.

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