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Besonderheiten bei der Kristallisation

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Im Werkstofftechnik-Skript über die Phasenumwandlung von Metallen wurde bereits grob beschrieben wie sich das Atomgitter beim Erstarren der Schmelze bildet. Wie bereits erwähnt hat dieser Kristallisationsprozesses entscheidenden Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Metalls.
In diesem Werkstofftechnik-Skript wird nun beschrieben auf welche Art die mechanischen Eigenschaften beim Gießen beeinflusst werden können.

Ziel beim Gießen eines Metalls sind natürlich gute mechanische Eigenschaften – also zum Beispiel eine hohe Festigkeit. Dies ist dann der Fall, wenn das Metall ein möglichst feines Gefüge besitzt, d.h. geringe Korngrößen. Geringe Korngrößen wiederum erhält man, wenn sich beim Erstarren des flüssigen Metalls viele Keime bilden.
Das bedeutet, dass man beim Gießprozess versucht zu erreichen, dass sich möglichst viele Keime bilden.

Der Trick dies umzusetzen liegt darin eine möglichst große Temperaturdifferenz zur Erstarrungstemperatur zu erzielen. Die Schmelze muss also möglichst schnell abgekühlt werden, was durch schnelle Wärmeableitung geschieht. Eine zweite Möglichkeit wären spezielle Substanzen, die die Keimbildung beeinflussen.

Im Bild unten sieht man eine schematische Darstellung des Erstarrungsprozesses einer Metallschmelze. Darauf kann man die Bildung der ersten Keime erkennen, die dann nach und nach zu Körner wachsen.

Erstarrung Schmelze

Zusammengefasst heißt das: Schnelles Abkühlen bewirkt eine verstärkte Keimbildung, dies bewirkt ein feineres Metall-Gefüge und dies wiederum bessere mechanische Eigenschaften.

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