Ableitung des Kristallisationspfades in ternären Gusslegierungen
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Tilo Gödecke
Abstract
Gussgefüge ternärer Legierungen werden beschrieben, bei denen die Schmelze während der Erstarrung über folgende Vierphasenreaktionen kristallisiert: Ternäres Eutektikum, Übergangsebene und ternäres Peritektikum. Während bei einer ternär eutektischen Kristallisation die Kristallisation im eutektischen Punkt endet, ist unterhalb einer Übergangsebene ein monovarianter Dreiphasenraum mit Schmelze vorhanden und unterhalb einer ternär peritektischen Vierphasenebene existieren zwei derartige Räume. Die Ausbildung des Gussgefüges wird entscheidend dadurch bestimmt, welche Arten von monovarianten Reaktionen (eutektisch oder peritektisch) auf eine Vierphasenebene zuführen und welche von der Vierphasenebene weggehen. Anhand zwei- und dreidimensionaler Darstellungen werden die Kombinationsmöglichkeiten gezeigt und beschrieben. Insbesondere kann dadurch zwischen Gussgefüge von Übergangsreaktionen und ternären Peritektika unterschieden werden. Den schematischen Darstellungen werden Gussgefüge von Legierungen aus den ternären Systemen Pb–Cd–Sn, Ag–Cu–Cd, Fe–Cr–C, Al–Pd–Mn und Al–Mg–Si als experimenteller Beleg gegenübergestellt und mit Gefügeformeln und Differential-Thermoanalysen (DTA) ergänzt. Durch Entnahme von Quarzglas-Ampullen und rasches Abschrecken der Proben aus einer von aussen zugänglichen DTA-Apparatur können Gefügeveränderungen während der Abkühlung direkt mit den aus der DTA ermittelten Effekten verglichen werden. Dadurch ist es möglich, den Kristallisationspfad bei jeder Temperatur zu unterbrechen.
Abstract
The microstructure of ternary as-cast alloys is described for the cases if the melt solidifies according to one of the following four-phase reactions: ternary eutectic reaction, transition reaction and ternary peritectic reaction. The ternary eutectic reaction is terminated at the eutectic point, in case of the transition reaction the liquid exists below the transition temperature in a monovariant three-phase regime; in case of the ternary peritectic reaction two monovariant three-phase regimes with liquid exist below the peritectic temperature. The formation of the as-cast microstructure is determined by the types of the monovariant reactions (eutectic or peritectic) both leading to the four-phase reactions and starting at the four-phase reactions. The crystallization paths visualized in two- and three-dimensional sketches allow to derive necessary morphologies of realized as-cast microstructures. Therefore, the as-cast microstructures of the transition reactions and of the ternary peritectic reactions can be distinguished. In addition to the schematic sketches, real microstructures of the ternary systems Pb–Cd–Sn, Ag–Cu–Cd, Fe–Cr–C, Al–Pd–Mn, and Al–Mg–Si are presented, including symbolizing formulae and scans taken from differential thermoanalyses. Differential thermoanalysis samples encapsulated in silica ampoules were immediately quenched by taking off from the apparatus and pouring into water, e.g. just after a recorded reaction. Therefore, it is possible to check the microstructure at any position of the crystallization path.
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Herrn Prof. Petzow danke ich für die Übertragung des Unterrichtes „Ternäre Systeme: Theorie und Praxis” am Berufskolleg für Metallographie am MaxPlanck Institut für Metallforschung in Stuttgart. Im Rahmen meiner über 30jährigen Lehrtätigkeit sind in Praktika einige der hier gezeigten Systeme bearbeitet worden. Dafür danke ich den Absolventen unserer Schule.
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© 2001 Carl Hanser Verlag, München
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