Gleichgewichtstemperatur

Metallurgie

Temperatur einer reversiblen chemischen Reaktion, bei der sich die an der Stoffumsetzung beteiligten Reaktionspartner im Gleichgewicht befinden.

Als Beispiel sei die Kieselsäurereduktion durch Kohlenstoff genannt:

Diese Reaktion ist möglich in Gusseisenschmelzen, die Silizium und Kohlenstoff in Gegenwart von Sauerstoff enthalten. Der in der Schmelze gelöste Sauerstoff wird nach obiger Gleichung als feste Kieselsäure (SiO2) oder als Kohlenmonoxid (CO) gebunden und auf diese Weise unschädlich gemacht, wobei vorauszusetzen ist, dass die Reaktion auf saurem Futter unter Normaldruck stattfindet.

Ob die Reaktion von links nach rechts oder in umgekehrter Richtung verläuft, hängt von der Temperatur der Schmelze ab. Die Gleichgewichtstemperatur (TG) ist die Grenztemperatur, bei deren Unterschreitung SiO2 gebildet wird, beim Überschreiten dagegen CO. Für diese Gleichgewichtstemperatur gibt es eine Beziehung zwischen dem Kohlenstoff- und Siliziumgehalt, wie sie im Bild dargestellt ist.

Je höher der Kohlenstoffgehalt und je niedriger der Siliziumgehalt, desto niedriger liegt die Gleichgewichtstemperatur. Wird sie überschritten, bildet sich CO, das heißt, die Schmelze „kocht“, wird sie unterschritten, entsteht feste Kieselsäure, die bei Gusseisen als Fremdkeime für die Grauerstarrung sehr nützlich ist. Die in der vorgenannten Gleichung ausgewiesene Gleichgewichtstemperatur ist allerdings nur theoretischer Art und liegt in der Praxis höher. Gemeint ist damit die sogenannte Kochtemperatur, bei der die Schmelze tatsächlich zu kochen beginnt. Für den sauren Induktionstiegelofen besteht folgender Zusammenhang zwischen der Gleichgewichtstemperatur TG und der effektiven Kochtemperatur TK (nach K. Orths, W. Weis und M. Lampic):

Zum Thema