Peritektikum

Metallurgie

In Legierungssystemen mit vollkommener Löslichkeit im flüssigen Zustand und begrenzter Löslichkeit im festen Zustand auftretende Umsetzung der Schmelze und einer festen Phase dergestalt, dass eine neue Phase entsteht.

Ein Beispiel zeigt hierzu Bild  1. Es handelt sich um eine Zweistofflegierung, die eine metallische Verbindung von der Zusammensetzung AxBy bildet.

Sie besteht aus 65  % B und 35  % A. Die A-reichen Legierungen erstarren eutektisch, die B-reichen dagegen peritektisch. Aus einer Legierung von 65  % B und 35  % A scheiden sich nach Unterschreiten der Liquidustemperatur B-Kristalle aus der Schmelze aus. Bei Erreichen der Solidustemperatur C-D verhalten sich nach der Hebelbeziehung die Mengenanteile von

B - Kristalle : Schmelze  =  CP : PD

Hier tritt nun eine peritektische oder Übergangsreaktion auf: die ausgeschiedenen B-Kristalle reagieren mit der Schmelze unter Bildung der Verbindung AxBy. Da die Legierung mit 65 % B und 35 % A genau der Zusammensetzung dieser Verbindung entspricht, setzen sich die im Punkt P vorhandene Restschmelze und sämtliche ausgeschiedenen B-Kristalle zu AxBy um, das heißt das Gefüge besteht nur aus der metallischen Verbindung AxBy. Der Punkt P wird Peritektikum und die Temperatur der Linie C-D Peritektikale genannt.

Bild 1: Zustandsschaubild einer Zweistofflegierung mit Eutektikum (E) und Peritektikum (P)© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: Zustandsschaubild einer Zweistofflegierung mit Peritektikum (P)© GIESSEREI LEXIKON

Bei einer Legierung mit nur 60 % B und 40 % A scheiden sich aus der Schmelze zunächst ebenfalls B-Kristalle aus. Bei Erreichen der peritektischen Temperatur im Punkt M erfolgt die peritektische Reaktion B Š AxBy. Die Anteile von B und Schmelze verhalten sich wie CM/MD, das heißt der Anteil von B ist wesentlich geringer als bei der rein peritektischen Legierung mit 65 % B. Folglich setzt sich der gesamte B-Anteil bei der peritektischen Temperatur in AxBy um, wobei noch Schmelze übrig bleibt. Die Legierung erstarrt erst bei Erreichen der eutektischen Temperatur, sodass das Gefüge aus A und AxBy besteht.

Aus einer Legierung mit 80 % B und 20 % A scheidet sich ebenfalls nach Unterschreiten der Liquidustemperatur die B-Phase aus. Bei Erreichen der peritektischen Temperatur im Punkt N verhalten sich die Anteile von B und Schmelze wie CN/ND. Da die Zusammensetzung N reicher an B ist, als der Verbindung AxBy entspricht, bleibt bei der peritektischen Reaktion ein Teil der B-Kristalle übrig: Das Gefüge besteht aus AxBy und B.

Bild  2 zeigt ein weiteres Beispiel als Sonderfall eines Legierungssystems mit vollkommener Löslichkeit im flüssigen und begrenzter Löslichkeit im festen Zustand. Auch hier tritt ein Peritektikum (P) auf. Eine Legierung dieser Zusammensetzung hat folgenden Erstarrungsverlauf: Nach Unterschreiten der Liquidustemperatur scheiden sich aus der Schmelze β-Mischkristalle aus. Bei Erreichen der peritektischen Temperatur verhalten sich die Mengenanteile von ausgeschiedenen β-Mischkristallen und Schmelze wie CP/PD. Hier setzt nun die peritektische Reaktion ein, und es bilden sich aus der Restschmelze α-Mischkristalle. Das Gefüge besteht somit aus α- und β-Mischkristallen.

Bei einer Legierung mit 45 % B und 55 % A scheiden sich nach Unterschreiten der Liquidustemperatur ebenfalls β-Mischkristalle aus der Schmelze aus. Im Punkt M verhalten sich die Mengenanteile von β und Schmelze wie CM/MD; der β-Anteil ist also geringer als bei der peritektischen Legierung im Punkt P, das heißt er wird vollständig aufgezehrt, und Schmelze bleibt übrig. Die Legierung erstarrt somit erst bei einer tieferen Temperatur vollständig, wobei das Gefüge ausschließlich aus α-Mischkristallen besteht. Letztere haben aber nach dem Beispiel in Bild  2 mit sinkender Temperatur eine abnehmende Löslichkeit für die Legierungskomponente B. Es scheidet sich daher aus dem festen α-Mischkristall unterhalb einer bestimmten Temperatur wieder die β-Phase aus. Bei Raumtemperatur besteht das Gefüge aus α- und β-Mischkristallen.

Aus einer Legierung mit 70 % B und 30 % A scheiden sich ebenfalls β-Mischkristalle nach Unterschreiten der Liquidustemperatur aus. Im Punkt N erfolgt die peritektische Reaktion, wobei sich aus den β-Mischkristallen nunmehr a-Mischkristalle der Zusammensetzung P bilden. Da sich die Mengenanteile von β und Schmelze wie CN/ND verhalten und somit die β-Anteile überwiegen, bleibt nach der Erstarrung noch β-Phase neben der peritektisch umgewandelten α-Phase übrig: Das Gefüge besteht aus α-und β-Mischkristallen.

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