Metallkunde: Band 1 Aufbau der Metalle und Legierungen [5. Aufl. Reprint 2019] 9783111583372, 9783111210162

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SAMMLUNG

GÖSCHEN

BAND

432

METALLKUNDE von

P R O F . D R . - I N G . HAB IL. H E I N Z

BORCHERS

D i r e k t o r des I n s t i t u t s f ü r M e t a l l u r g i e u n d M e t a l l k u n d e der Technischen Hochschule München

i

AUFBAU

DER METALLE U N D

LEGIERUNGEN

Fünfte Auflage Mit 2 T a b e l l e n u n d 90 A b b i l d u n g e n

WALTER DE GRUYTER & CO. vormals G. J. Göschen'sche Verlagshandlung « J. Guttentag, V e r l a g s b u c h h a n d l u n g • G e o r g R e i m e r • K a r l J. T r ü b n e r • Veit & C o m p .

BERLIN

1962

Die Gesamtdarstellung umfaßt folgende Band I:

Aufbau der Metalle und

Bände:

Legierungen

(Slg. Göschen B d . 4 3 2 ) v o n P r o f . D r . H . Band II:

Borchers

Eigenschaften. Grundzüge der F o r m - und Zustandsgebung (Slg. Göschen B d . 4 3 3 ) v o n Prof. D r . H .

Band III:

D i e metallkundlichen

Borchers

Untersuchungsmethoden

(Slg. Göschen B d . 4 3 4 ) v o n P r o f . D r . E .

Hanke

Die Bände I u. III dienen zugleich als Ersatz für die Bände Nr. 432 und 433 der „Metallographie" von E . H e y n f u. O. B a u e r t*

Copyright 1962 by Walter de Gruyter & Co., vormals G. J . Göschen'sche Verlagshandlung 1 J. Guttentag Verlagsbuchhandlung / Georg Reimer / Karl J. Trübner / Veit & Comp., Berlin W 30. — Alle Rechte, einschl. der Rechte der Herstellung von Photokopien und Mikrofilmen, von der Verlagshandlung vorbehalten. — Archiv-Nr. 11 04 32. — Satz und Druck: Thormann & Goetsch, Berlin-Neukölln. — Printed in Germany.

Inhaltsverzeichnis 1. 2. 3. 4. 5.

Aufgaben der Metallkunde Begriff und Bedeutung des Metalls Aufbaustufen des Metalls Einstoffsysteme Zweistoffsysteme

4 5 10 20 25

5.1 I m g a s f ö r m i g e n Zustand

25

5.2 I m

25

flüssigen

Zustand

5.21 V o l l k o m m e n e

Unlöslichkeit

25

5.22 V o l l k o m m e n e

Löslidikeit

29

5.23 T e i l w e i s e L ö s l i d i k e i t 5.3 I m festen Zustand

30 34

5.31 V o l l k o m m e n e L ö s l i d i k e i t 5.32 V o l l k o m m e n e Unlöslichkeit 5.33 T e i l w e i s e L ö s l i d i k e i t

34 41 53

5.34 Ä n d e r u n g im festen Zustand

61

5.341 Ausscheidung 5.342 Aufspaltung

62 63

5.343 U m w a n d l u n g 5.4 S c h e m a t i s d i e Ubersicht ü b e r die K a p i t e l 5.2 und 5.3 5.5 A u s g e w ä h l t e , technisch wichtige Z w e i s t o f f s y s t e m e

64 66 69

5.51 S y s t e m F e — C 5.52 S y s t e m C u — Z n

70 86

5.53 C u — Z n - ä h n l i d i e S y s t e m e 5.54 L e i d i t m e t a l l s y s t e m e und ähnliche

92 93

5.55 Nichtmetallische Z w e i s t o f f s y s t e m e 5.6 UbeTgang vom flüssigen in den g a s f ö r m i g e n Zustand

6. Dreistoffsysteme 7. Vielstoffsysteme 8. Phasenregel 9. Schrifttum Namen- und Sachverzeichnis

....

96 100

101 112 113 117 119

1. Aufgaben der Metallkunde Die Metallkunde behandelt den Aufbau, die Eigenschaften, die Vorgänge bei Form- und Zustandsänderung bzw. Form- und Zustandsgebung sowie die Untersuchung der Metalle und der Legierungen von Metallen miteinander oder mit Nichtmetallen. Unter Form- und Zustandsgebung verstehen wir Schmelzen, Gießen, Erstarrungslenkung, Spritzen, Sintern, elektrolytisches Niederschlagen, Abscheiden aus der Gasphase, Legieren, bildsame (plastische, spanlose) Verformung, (spanabhebende) Werkstoffabtragung, Verbindearbeiten, Trennarbeiten, Wärmebehandlung und Oberflächenbehandlung auch unter zusätzlicher chemischer Einwirkung. Die Metallkunde dient, wie andere wissenschaftliche Disziplinen, der Erarbeitung von Erkenntnissen. Hierbei hat sie aber auf Schritt und Tritt Berührung mit Fragen der Technik, da sie deren wichtigsten Werkstoff behandelt und dadurch zugleich eine ihrer wichtigsten Dienerinnen geworden ist. Wichtigste Voraussetzung zur Beherrschung und sinnvollsten Anwendung der Metallkunde sind gutes chemisches, physikalisches, physikochemisches und das dazu gehörende mathematische Grundwissen sowie die Kenntnis der Forderungen der Technik. Ein gewisses Verständnis für die Metallkunde kann aber auch schon, wenn die genannten Voraussetzungen nicht voll vorhanden sind, gewonnen werden und wertvolle technische Dienste leisten. Die -vorliegenden Bände sollen eine wissenschaftlich exakte, aber möglichst leicht verständliche E i n f ü h r u n g bringen. Sie sollen mit dem geringsten Maß an Voraussetzungen ein schnelles Eindringen in das Gebiet der Metallkunde mit praktischer Blickrichtung ermöglichen. Neben der E i n f ü h r u n g soll auch ein ausreichender Überblick über die aus den Grundlagen abzuleitenden technischen M a ß n a h m e n unter Verarbeitung eines

Begriff und Bedeutung des Metalls

5

großen Stoffes auf engem Raum gegeben werden. Die lebhafte Zustimmung in fast allen ausländischen u n d inländischen Kritiken läßt erkennen, daß der richtige W e g beschritten zu sein scheint. In der vorliegenden Auflage wurden gegebene Anregungen verarbeitet. Nicht berücksichtigt wurden- Wünsdhe nach Erweiterungen, die ausführlichen Lehrbüchern und umfangreichen Nadisdilagewerken vorbehalten bleiben müssen.

2. Begriff und Bedeutung des Metalls Der Begriff des Metalls wird durch mehrere Eigenschaften umrissen, von denen nicht jede allein kennzeichnend ist, wie nachstehende Übersicht in Tabelle 1 zeigt. Die Grenze zwischen Metallen und Nichtmetallen kann je nach der Gruppe der Eigenschaften, der man die größte Bedeutung beimißt, mit mehr oder weniger Berechtigung gezogen werden. So rechnen einzelne Metallurgen, aber wie aus Tabelle 1 hervorgeht mit wenig Berechtigung, den Wasserstoff wegen seines elektrochemischen Verhaltens und seiner überragenden Löslichkeit zu den Metallen. Elemente wie Zinn, Selen und Arsen kann man wegen ausgesprochen metallischer Zustandsformen 1 ) zu den Metallen zählen, in anderen Zustandsformen sind sie Nichtmetalle. Zu den h e r v o r s t e c h e n d s t e n E i g e n s c h a f t e n der Metalle gehören die plastische (bildsame) Verformbarkeit und die elektrische Leitfähigkeit durch Elektronen. Was unter der bildsamen Verformbarkeit genauer zu verstehen ist, werden wir in Kapitel 3.7 in Band II noch erfahren. Es sei vorweg erwähnt, daß diese über die elastische Formänderungsmöglichkeit im festen Zustand hinausgehende Eigenschaft maßgebend für die weitgehende Verformbarkeit durch Schmieden, Pressen, Walzen, Ziehen und für das günstige Verhalten bei mechanischer Beanspruchung ist. Ein Gefühl für diese Eigenschaft wird durch den Hinweis gegeben, daß sie allen anderen Werkstoffen wie .Holz, Stein, Glas, Gummi und Kunststoffen fehlt. 1) M a n d i e Elemente können im festen Zustand in verschiedenen Zustandsformen (Modifikationen) auftreten.

Begriff und Bedeutung des Metalls

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großen Stoffes auf engem Raum gegeben werden. Die lebhafte Zustimmung in fast allen ausländischen u n d inländischen Kritiken läßt erkennen, daß der richtige W e g beschritten zu sein scheint. In der vorliegenden Auflage wurden gegebene Anregungen verarbeitet. Nicht berücksichtigt wurden- Wünsdhe nach Erweiterungen, die ausführlichen Lehrbüchern und umfangreichen Nadisdilagewerken vorbehalten bleiben müssen.

2. Begriff und Bedeutung des Metalls Der Begriff des Metalls wird durch mehrere Eigenschaften umrissen, von denen nicht jede allein kennzeichnend ist, wie nachstehende Übersicht in Tabelle 1 zeigt. Die Grenze zwischen Metallen und Nichtmetallen kann je nach der Gruppe der Eigenschaften, der man die größte Bedeutung beimißt, mit mehr oder weniger Berechtigung gezogen werden. So rechnen einzelne Metallurgen, aber wie aus Tabelle 1 hervorgeht mit wenig Berechtigung, den Wasserstoff wegen seines elektrochemischen Verhaltens und seiner überragenden Löslichkeit zu den Metallen. Elemente wie Zinn, Selen und Arsen kann man wegen ausgesprochen metallischer Zustandsformen 1 ) zu den Metallen zählen, in anderen Zustandsformen sind sie Nichtmetalle. Zu den h e r v o r s t e c h e n d s t e n E i g e n s c h a f t e n der Metalle gehören die plastische (bildsame) Verformbarkeit und die elektrische Leitfähigkeit durch Elektronen. Was unter der bildsamen Verformbarkeit genauer zu verstehen ist, werden wir in Kapitel 3.7 in Band II noch erfahren. Es sei vorweg erwähnt, daß diese über die elastische Formänderungsmöglichkeit im festen Zustand hinausgehende Eigenschaft maßgebend für die weitgehende Verformbarkeit durch Schmieden, Pressen, Walzen, Ziehen und für das günstige Verhalten bei mechanischer Beanspruchung ist. Ein Gefühl für diese Eigenschaft wird durch den Hinweis gegeben, daß sie allen anderen Werkstoffen wie .Holz, Stein, Glas, Gummi und Kunststoffen fehlt. 1) M a n d i e Elemente können im festen Zustand in verschiedenen Zustandsformen (Modifikationen) auftreten.

Begriff und Bedeutung des Metalls Tabelle 1 Charakteristische Eigenschaften der Metalle Bei 20° fest metallischer Glanz bilden Oxyde bilden Hydroxyde bilden Sulfide bilden Hydride bilden mit Säuren Salze außer in Metall in keinem Mittel ohne chemische Einwirkung löslich, aus dem es wieder auskristallisieren kann bei allotroper Modifikation keine sichtbare Änderung im äußeren Habitus Produkt aus spezif. Wärme und Atomgewicht konstant 6,4 legieren sich nicht mit Nichtmetallen zu homogenen Mischkristallen

Ausnahmen bei den als Metalle angesehenen Elementen, soweit untersucht Hg, (H t ) keine (fester H t ) keine keine keine mehrere keine (außer H t )

Zutreffend bei einzelnen nicht als Metalle angesehenen Elementen!) ja ja ja neio ja ja oeio

keine (außer H t ) mehrere, aber es verliert sich dann auch der metallische Charakter mehrfach unsicher

ja

einzelne

ia

legieren sich nicht mit Metalloiden, mit denen sie Verbin- mehrere dungen bilden keine (außer atomarem in Gasform einatomig Wasserstoff) als Ion elektropositiv geladen (daher Hj oft zu Metallen ge- keine rechnet) gute elektrische und Wärmeleitkeine (außer H t ) fähigkeit Temperaturkoeffizient der elekkeine trischen Leitfähigkeit negativ keine, soweit in geplastische Formänderungsfähig- nügender Reinheit unkeit im festen Zustand tersucht, manche aber schon ziemlich spröde metallische Bindung. Im Raumgitter Abgabe von Valenzelek- es können andere tronen, die frei beweglich nicht (homöopolare oder mehr bestimmten Atomrümpfen heteropolare) Bindunzugeordnet sind. Hohe Bin- gen überlagert sein dungsenergien

jai ja nein (Si?) nein, auch bei Graphit viel niedriger als bei Metallen nur bei unreinem Graphit nein, äußerst gering unter normalen Zustandsbedingungen nicht

i) Nicht als Metalle gerechnet: B, C, Si, N, O, P» S, F , Cl, Br, J , He, Ne, Ar, Kr, X , Rn.

Begriff und Bedeutung des Metalls

7

Dem günstigen mechanischen Verhalten der metallischen Werkstoffe und weiterhin der elektrischen Leitfähigkeit verdanken wir sehr wesentlich den hohen Stand unserer technischen Entwicklung. Ohne Metalle sind unser Maschinenbau, unsere Elektrotechnik, unsere schnellen Verkehrsmittel, sogar unsere einfachsten Hilfsmittel des täglichen Bedarfs wie Messer und Nadel undenkbar. Welche Rolle das Erscheinen der Metalle als Werkstoffe in der Geschichte der Menschheit gespielt hat und spielt, geht schon daraus hervor, daß die der primitiven Steinzeit folgenden Epochen als Bronze- und Eisenzeit bezeichnet wurden und daß unser heutiger technischer Fortschritt untrennbar von Stahl, Leichtmetall und vielen andern metallischen Werkstoffen ist. In Tabelle 2 sind im periodischen System von den 101 Elementen 18 fettumrandet, die nicht als Metalle angesehen werden können; in dieser Tabelle ist auch der W a s s e r s t o f f n i c h t a l s M e t a l l gekennzeichnet. Mit Rücksicht auf Vorkommen, Herstellungspreis und Eigenschaften können die restlichen metallischen Elemente nicht alle allein oder legiert als Werkstoffe Verwendung finden. In reiner Form oder als Hauptbestandteil einer Legierung kommen bisher vorzugsweise 22 Metalle zur Anwendung: Die Leichtmetalle1) . . . M a g n e s i u m , A l u m i n i u m , T i t a n , Beryllium; die niedrigschmelzenden Schwermetalle Z i n k , Kadmium, Z i n n , B l e i , Quecksilber; die hochschmelzenden Schwermetalle . . . Zirkon, E i s e n , Chrom, Kobalt, N i c k e l , K u p f e r , Silber, Gold, Platin, Palladium; die sehr hochschmelzenden Schwermetalle . . . Wolfram, Tantal, Molybdän. 1) Einteilung der Metalle nach spezifischem Gewicht, Schmelzpunkt u. a. siehe Tabelle 2 und bei d e r Besprechung der Eigenschaften in Band II.

0,5

2,3

rri ^ C-l

S'p J 9 i u n j i p m a o zads

47,90

k. ti.

1,5

842»

k. r.

0,9

62»

anuiaunnoiaq

4,5

1200» -1800»

2,5

h./k.fl.

22 Ti

40,08

44,96

19 K 20 Ca 21 Sc

2,3

1420»

660»

39,10

651»

98»

2,7

k. d.

1,0

k. fl.

h.

1,7

k.r.

14 Si

n

28,09

I

23,00 24,32 26,97

A

11 Na 12Mg 13 AI

1278» 2300»

h.

1.8

k.r.

5 B

10,82

u 3 ^ 3

186»

9,01

4 Be

6,94

3 Li

Begriff und Bedeutung des Metalls

Begriff und Bedeutung des Metalls

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Abb. 11. Vollkommene Unlöslidikeit im flüssigen Zustand und im festen Zustand von zwei und mehr Stoffen.

Besteht vollkommene Unlöslichkeit z. B. der Stoffe A und B ineinander, so zieht sich also auch diese Unlöslichkeit über alle Konzentrationsverhältnisse, die zwischen diesen Stoffen möglich sind, hin. Wenn sich die Stoffe nicht ineinander lösen, so beeinflussen sich auch ihre Eigenschaften nicht. Auch ihre Erstarrungspunkte ändern sich- nicht. Wir erhalten also bei Aufnahme von Abkühlungs- und Erhitzungskurven unbeeinflußt die Haltepunkte, die den Schmelzpunkten der Stoffe entsprechen, ganz gleich in welchem Konzentrationsverhältnis wir uns befinden. Wenn wenig A im Verhältnis zu B da ist, wird natürlich die Dauer des Haltepunktes von A auch im Verhältnis geringer sein als bei B (annähernd gleiche Schmelzwärmen von A und B vorausgesetzt). Die Aufnahme der Erhitzungs- oder Abkühlungskurven kann uns helfen, sogenannte Zustandsschaubilder aufzustellen, die uns angeben, was in Abhängigkeit von der Temperatur mit den Legierungen vorgeht. Bei den Ein-

27

Im flüssigen Zustand

stoffsystemen genügte uns eine einfache, in Temperaturgrade unterteilte Linie, auf der wir nur die interessierenden Punkte für den Stoff eintrugen (Abb. 10). Bei Zweistoffsystemen müssen wir außer der Temperatur auch noch die Konzentration der beiden Stoffe angeben. Zu diesem Zweck hat man eine Darstellung gewählt, bei der die Konzentration auf der Abszisse in Gewichts- oder Atomprozenten und die Temperatur auf der Ordinate in Grad Celsius aufgetragen ist. In dieses Koordinatensystem werden nun die interessierenden Punkte eingetragen und durch Linienzüge verbunden. Bei vollkommen ineinander unlöslichen Stoffen werden wir bei allen Konzentrationen immer die gleichen Schmelzpunkte finden, wie Abb. 12 zeigt. 2 SchichCen a/er ron A und 2 Schichten, cJit$firozente

Abb. 30. Erstarrungsschaubild Mg—Sb

—i Sb.

S6Z +JZ

Sb

Im festen Zustand

49

dung liegt, die sich in ihrem Bereich als ein Maximum äußert. Ein praktisches Beispiel zeigt Abb. 30. Ein derartiges Schaubild bietet grundsätzlich nichts Neues, wir können jedes der beiden nebeneinanderliegenden V-Diagramme für sich auswerten. 5.323 Das Auftreten einer Verbindung braucht sich nun nicht immer in der Weise auszuprägen, daß eine einfache Trennlinie zwischen zwei V-Diagrammen auftritt und daß die Verbindung unzersetzt schmilzt. Die Verbindung kann sich beim Erhitzen in eine Schmelze und in eine andere Kristallart aufspalten. Einen Fall dieser Art stellt das Schaubild nach Abb. 31 dar. Die Zusammensetzung der

Schme/ze

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A * AxBy rfc Ht4-— Se„ % £

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Abb. 31. Erstarrungsschaubild mit verdecktem Maximum.

Verbindung ist auf den ersten Blick nicht zu erkennen. Durch die Festlegung der Haltezeiten (wie bereits unter 5.321 besprochen) der horizontalen Erstarrungslinien DF und GK ist jedoch die Lage der Verbindung zweifach festgelegt. Der Punkt M' ist durch die maximale Haltedauer der zwischen D und F erstarrenden Legierung gegeben, er wird bestätigt durch die in K auf Null herabgesunkene Haltezeit der rechts von E erstarrenden Legierung. 4 Borchers, Metallkunde I

50

Zweistoffsysteme

Neu zu besprechen ist hier der Erstarrungsvorgang in den Gebieten bei M, N und O. Bei M beginnt die Erstarrung einer Legierung von der Zusammensetzung der Verbindung A x B y . Sinkt die Temperatur unter den Schnittpunkt mit der Linie DH, so scheiden sich zunächst Kristalle von B aus. Bei einer dem Punkt Q entsprechenden Temperatur ist das Verhältnis der Menge von Schmelze zu der Menge der ausgeschiedenen BKristalle analog früher Besprochenem wie das der Länge QR zu der Länge LQ. Bei Erreichen des Punktes M' ist das Verhältnis der Menge Schmelze zu der Menge BKristalle wie das Verhältnis der Länge M'F zu DM'. Bei dieser Temperatur tritt ein Haltepunkt dadurch auf, daß B-Kristalle mit Schmelze unter Bildung der Verbindung AJiv reagieren. Eine solche Reaktion bezeichnet man als peritektische oder Übergangsreaktion, siehe auch Abb. 36 a, 50, 51 und 52 nebst Text. Nach Beendigung dieser Reaktion besteht das Gefüge nur noch aus einem Gefügebestandteil, nämlich dem der chemischen Verbindung. Bei einer Legierung N scheiden sich zuerst wieder BKristalle aus. Bei N' ist zunächst das Verhältnis der Menge von Schmelze zu der Menge der ausgeschiedenen B-Kristalle wie das Verhältnis der Länge FN' zu DN'. Bei N' findet auch eine Reaktion zwischen B-Kristallen und Schmelze unter Bildung der Verbindung A x B y statt. Da die Gesamtkonzentration aber nicht der der Verbindung AXBV entspricht, sondern B-reicher ist, kann sich nicht die ganze Schmelze mit B-Kristallen in A x B y umsetzen, es bleiben daher B-Kristalle übrig. Die erstarrte Legierung besteht also aus zwei Gefügebestandteilen, und es ist das Verhältnis der Menge von B zu der Menge A x B y wie das Verhältnis der Länge M' N' zu der Länge N' F. Die Legierung O scheidet anfänglich auch B-Kristalle aus. Bei O' entspricht das Mengenverhältnis Schmelze zu B-Kristallen dem Längenverhältnis O'F zu DO'. Es setzt jedoch jetzt bei konstanter Temperatur wieder eine Reaktion zwischen Schmelze und B-Kristallen zu der Verbin-

Im festen Zustand

51

dung AxBy ein. In diesem Falle werden dabei die B-Kristalle aufgezehrt, so daß nur noch Schmelze mit der Zusammensetzung D und AXBV-Kristallen übrig bleiben. Ihr Verhältnis entspricht O ' M ' zu DO'. Bei weiterer Abkühlung scheiden sich aus dem Schmelzrest nun nur noch AxByKristalle längs dem Kurvenast DE aus, bis er die Konzentration E erreicht hat und nun bei gleichbleibender Temperatur eutektisch zu einem feinen Gemenge von A und A x B y erstarrt. Wenn die Verbindung sich nicht wie im Schaubild 30 als Maximum äußert, sondern in der soeben bei Schaubild 31 behandelten Form auftritt, so spricht man von einem verdeckten Maximum. 5.324 Weiterhin kann der Fall eintreten, daß bei einem V-Diagramm nicht im oberen Feld Schmelze vorhanden ist, sondern eine feste Lösung, also ein Mischkristallgebiet, das wieder aus einer flüssigen Lösung entstanden ist. In Abb. 32 sehen wir ein derartiges Diagramm. Im obersten Feld vollkommene Löslichkeit im flüssigen Zustand, dann ein Erstarrungsintervall, unterhalb dessen wir zunächst vollkommene Löslichkeit von A und B ineinander in Form der schon besprochenen Mischkristalle vorliegen haben. Bei tieferen Temperaturen läßt nun diese Löslichkeit nach. Es treten Ausscheidungen von primärem A bzw. primärem B und Eutektikum genau so aus der festen Lösung, dem Mischkristall, auf, wie wir es schon für die Ausscheidung aus der flüssigen Lösung, der Schmelze, kennengelernt haben. Kühlen wir die Schmelze E in Abb. 32 ab, so findet bei Ei die Ausscheidung von Mischkristallen nach gleichen Gesichtspunkten wie die der Schmelze E in Abb. 18 statt. Bei Ei in Abb. 32 ist wie bei P in Abb. 18 alles fest zu Mischkristallen dieser Konzentration erstarrt. Nun geht die Abkühlung weiter, ohne daß sich zunächst etwas ereignet. Könnten wir jetzt schroff genug abschrecken, so daß dieser Zustand erhalten bliebe, wie es praktisch vereinzelt mög-

52

Zweistoffsysteme

4 f B o

A

Se» % 3

zentra.t/'on

Abb. 34 a—d. Weitere Beispiele für vollkommene Löslidikeit im flüssigen Zustand und teilweise Löslidikeit im festen Zustand. A

B

5.332 Nun verlaufen die Grenzlinien FP und GQ durchweg nicht senkrecht zur Konzentrationsachse, also bei gleichbleibender Konzentration, sondern es treten Kurven auf, wie sie in Abb. 34 a gezeigt sind. Dieser schräge Verlauf bedeutet, daß bei sich ändernder Temperatur die Konzentrationslage der Grenzlinie sich ändert, oder daß links die Löslichkeit von B in A oder rechts die von A in B abnimmt. Beispielsweise löst A bei der Temperatur 520° ca. 26% B;

57

Im festen Zustand

bei der Temperatur 400° nur noch ca. 1 7 % B, bei 20° nur noch ca. 7 % B. Wenn eine Legierung von A mit 1 7 % B erstarrt ist, so besteht sie z. B. bei einer Temperatur von ca. 520° aus einer einzigen Kristallart, einem a-Mischkristall. Kühlt sie sich nun weiter ab, so schneidet sie die schräge Grenzlinie. Sie kann nun nicht mehr alles in ihr gelöste B in Lösung halten, es muß sich also B mit dem in ihm bei der jeweiligen Temperatur löslichen Gehalt an A in Form von /^-Mischkristallen ausscheiden. Es beginnen nun neben a-Mischkristallen noch ^-Mischkristalle als zweite Kristallart aufzutreten. Geht die Ausscheidung etwa bis Zimmertemperatur weiter vor sich, so muß eine merkliche Menge von B in Form von /^-Mischkristallen zur Ausscheidung gelangt sein, da A ja nur noch etwa 7 % B als a-Mischkristall in Lösung halten kann. Über die Mengenverhältnisse von a- neben /3-Kristallen gibt uns wieder die Hebelbeziehung Auskunft: Menge a: Menge ß = DE : DC. Die Konzentration für a liegt in C bei ca. 7 % B und 93 % A und für ß in E bei ca. 2 % A und 98 % B. Die Abb. 35 b gibt den Anschliff einer Probe wieder, bei der die Ausscheidung der zweiten Komponente aus den aMischkristallen (Abb. 35 a) in Form feiner Kristallite an der Korngrenze und auch auf der Kornfläche sichtbar ist.

a

b

Abb. 35 a. a-Kristalle durch Abschreckung homogen erhalten. Abb. 35 b. ß-Ausscheidungen durch Anlassen hervorgerufen (.V. = 200 mal)

58

Zweistoffsysteme

Das Zweiphasengebiet im festen Zustand der Abb. 34 a kann auch ausführlicher so beschriftet werden, wie es das entsprechende Zustandsschaubild der Abb. 40, Seite 80 u. 81, zeigt. Wir können bei einer derartigen Legierung aber auch die Vorgänge bewußt stören, indem wir aus dem a-Gebiet z. B. eine Legierung mit 17% B plötzlich abschrecken. Schrecken wir so schnell ab, daß sich die Ausscheidungsvorgänge nicht abspielen können, so haben wir den reinen a-Mischkristall in das Gebiet von Zimmertemperatur herübergerettet, in dem er eigentlich nicht beständig sein sollte. Er wird auch versuchen, die Ausscheidung von ß zu vollziehen oder vorzubereiten. Bei einigen Legierungen geschieht das bis zu einem gewissen Grade schon bei Zimmertemperatur in einigen Stunden, bei vielen Legierungen erst bei etwas erhöhter Temperatur. Eigenartige Härtezustände, die sich hierbei herausstellen, haben überragende technische Bedeutung vor allem auf dem Leichtmetallgebiet erlangt. Sie werden in Bd. II eingehend behandelt. 5.333 Die teilweise Löslichkeit braucht nicht auf beiden Seiten des Diagramms vorhanden zu sein. Abb. 34 b und c zeigt nur eine Löslichkeit von B in A, aber keine von A in B. Aus den eingetragenen Beziehungen und früheren Besprechungen muß dieses Diagramm verständlich sein. Ich füge hinzu, daß die Komponente B nicht ein Element B zu sein braucht, sondern auch eine chemische Verbindung von A und B oder von B und C sein kann. Das ändert aber an den Betrachtungen nichts. Wir werden derartigen Diagrammtypen im Fe-C-Diagramm und bei anderen technisch wichtigen Diagrammen wieder begegnen. 5.334 Es können Kombinationen von zwei oder mehreren Diagrammen nach 5.331, 5.321 und 5.31 nebeneinander auftreten, die bei ihrer Besprechung nichts Neues bringen; lediglich auf einen Kombinationstyp mit 5.311 sei noch hingewiesen, wie ihn Abb. 36 a zeigt. A weist eine begrenzte Löslichkeit im festen Zustand für B auf, es kann mit B a-Mischkristalle bilden. B kann ebenfalls eine begrenzte Menge von A in /5-Mischkristallen auf-

Im festen Zustand

*

59

Ji

Abb. 36. a) Sonderform f ü r vollkommene Löslidikeit im flüssigen und teilweise Löslidikeit im festen Zustand mit Peritektikum. b) Schema einer Abkühlungskurve der Legierung M.

nehmen. Zwischen den Löslichkeitsgebieten treten a- und /S-Mischkristalle nebeneinander auf. Soweit liegt keine Abweichung von 5.331 und 5.332 vor. Jedoch treten Sonderheiten bei der Erstarrung auf, die wir an den Legierungen M und N kennenlernen müssen. Für die Legierungen L, O, P gilt das bereits bei 5.31 und bei 5.331 Besprochene. Bei der Legierung N findet nach Unterschreiten der Kurve ED eine Ausscheidung von /¡-Mischkristallen statt. Ihre Konzentration, sowie die der Schmelze und die Mengenverhältnisse von Schmelze zu ausgeschiedenen Kristallen können wir nach den bekannten Hebelbeziehungen ermitteln. Ist die Abkühlung bis zum Punkt N' in der Temperaturlage EG vorgeschritten, so sind zunächst ßMischkristalle der Konzentration G und Schmelze der Konzentration E vorhanden. Ihr Mengenverhältnis entspricht dem Längenverhältnis EN' zu N'G. Es findet nun zwischen Schmelze und /¡-Kristallen, ähnlich wie wir es bei 5.323 besprachen, eine Reaktion bei gleichbleibender Temperatur diesmal unter Bildung von a-Mischkristallen der Konzentration F statt. Nach Beendigung dieses Vorganges besteht

60

Zweistoffsysteme

die Legierung aus a-Mischkristallen und ^-Mischkristallen in einem Mengenverhältnis entsprechend dem Längenverhältnis N'G zu FN'. Das Gefüge, das aus den so entstandenen a- und /¡-Kristallen besteht, weist ein grobgliedrigeres Aussehen auf, als das einer eutektischen Erstarrung (siehe unter 5.321) von a und ß, das auch unter sonst gleichen Mengenverhältnissen immer viel inniger gemischt und feiner verteilt ist. Die Legierung M scheidet bei der Abkühlung unterhalb des Schnittpunktes mit ED /J-Mischkristalle aus. Bei Erreichen des Punktes M' besteht sie zunächst noch aus ßMischkristallen der Konzentration G und Restschmelze der Konzentration E in dem dem Längenverhältnis EM' zu M'G entsprechenden Mengenverhältnis. Nun setzt wieder bei gleichbleibender Temperatur eine Reaktion dieser Phasen unter Bildung von a-Mischkristallen der Konzentration F ein. Hierbei wird diesmal der gesamte Anteil an /^-Mischkristallen durch die Umwandlung aufgezehrt werden müssen, da ja die Gesamtkonzentration der Legierung links von F das Bestehen der y9-Mischkristalle nicht mehr zuläßt. Nach beendeter Umwandlung ist also Schmelze der Konzentration E und Mischkristalle der Konzentration F vorhanden, das Mengenverhältnis entspricht dem Längenverhältnis M'F zu EM'. Bei weiterer Abkühlung scheiden sich aus der Schmelze weitere a-Mischkristalle längs des Kurvenastes CF aus. Bei der Temperaturlage M " ist alles fest, und es sind nur a-Mischkristalle der Konzentration M" vorhanden. Diese würden bei der folgenden Abkühlung erhalten bleiben, falls die Grenzlinie des a- und (a + /^-Gebietes etwa senkrecht unter F verlaufen würde. Da diese Grenzlinie aber schräg nach H verläuft und bei der Abkühlung der besprochenen Legierung im M'" geschnitten wird, ergibt sich unterhalb M'" eine Ausscheidung von ^-Mischkristallen aus den a-Mischkristallen im festen Zustand. Einen entsprechenden Vorgang lernten wir bereits unter 5.332 kennen. Bei der niedrigsten in diesem Schaubild dargestellten Temperatur besteht die Legierung aus a-

Im festen Zustand

61

Mischkristallen der Konzentration H und ausgeschiedenen /^-Mischkristallen der Konzentration I. Die Menge des ausgeschiedenen ß verhält sich zur Menge des a wie H M"" zu M"" I. Die schematische Darstellung (Abb. 36b) einer Abkühlungskurve der Legierung M wird das Verständnis für die Vorgänge noch vertiefen. Im vollkommen flüssigen Zustand bis herab zu M findet eine gleichförmige Abkühlung statt. Infolge der nun einsetzenden Ausscheidung von /^-Mischkristallen tritt ein Knickpunkt und eine Verlangsamung des Abkühlungsvorganges ein, die durch geringere Neigung der Kurve dargestellt ist. Die bei M' bei gleichbleibender Temperatur sich abspielende Reaktion zwischen Schmelze und ^-Mischkristallen unter Bildung von a-Mischkristallen verursacht einen Haltepunkt und einen zeitweise horizontalen Kurvenverlauf. Nach Beendigung dieser Umwandlung kann die Temperatur wieder sinken. Sie sinkt allerdings noch verzögert bis M", da sich ja noch a-Mischkristalle unter Wärmeabgabe aus der Restschmelze ausscheiden. Erst von M" ab vollzieht sich die Abkühlung ohne Verzögerung durch Ausscheidungs- und Umwandlungsvorgänge soweit das a-Gebiet reicht, also bis M'". Die unterhalb M'" beginnende Ausscheidung hat wieder eine Verzögerung zur Folge, die durch Knickpunkt und geringere Neigung der Kurve veranschaulicht ist. Es sei aber sofort erwähnt, daß derartige Wärmetönungen im festen Zustand so gering sind, daß sie praktisch kaum zu erfassen sind. Die Umsetzungen bei der Linie EG nennt man peritektische Reaktionen. Linien dieser Art bezeichnet man als Peritektikale; bei Punkt F spricht man von einem Peritektikum. Siehe auch Abb. 31 und Text. 5.34 Änderungen im festen Zustand Bei der Besprechung von Abb. 32, Abb. 34 u. a. hatten wir schon erfahren, daß der feste Zustand, der sich aus der Schmelze heraus gebildet hat, nicht immer herab bis zur Zimmertemperatur erhalten zu bleiben braucht, sondern

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Zweistoffsysteme

daß erhebliche Änderungen wie Umwandlungen, Zerfall bzw. Aufspaltung, Ausscheidung gemäß verschiedenartigen Zustandsdiagrammen auftreten können. Wir wollen diese Änderungsmöglichkeiten jetzt systematisch und zusammenhängend behandeln. Da die Eigenschaften der einzelnen Kristallarten verschieden sind, macht man von ihrer Kenntnis bei der Wahl der Verarbeitungsbedingungen und dem Herstellen bestimmter Zustände durch Glühen und genau gewählte Abkühlungsgeschwindigkeit weitgehenden praktischen Gebrauch. Die sich so ergebenden Möglichkeiten haben eine überragende Bedeutung für die Entwicklung der metallischen Werkstoffe gehabt. 5.341 Ausscheidung Unter A u s s c h e i d u n g 1 ) wollen wir die Fälle verstehen, bei denen aus einer Kristallart eine gewisse Menge einer anderen bei Temperaturänderung ausgeschieden wird. Die drei wichtigsten Fälle haben wir bereits unter 5.332 und 5.333 behandelt. Es empfiehlt sich, das dort Gesagte noch einmal durchzuarbeiten und die Abb. 34 a—c anzusehen. Sie werden in Bd. II bei der Besprechung der Ausscheidungshärtung noch gründlicher durchgesprochen. Hier sei noch erwähnt, daß die Ausscheidung der zweiten Kristallart bei sinkender Temperatur und das Inlösunggehenbei steigender Temperatur sich auch im umgekehrten Sinne abspielen können. In Abb. 37 sehen wir an der markierten Legierung, daß bei sinkender Temperatur ß verschwindet bzw. sich bei steigender Temperatur ausscheidet. Es besteht so z. B. bei der thermischen Behandlung von a-Messing, das vielfach in der Nähe der Grenzgebiete zwischen a und a + ß gewählt wird, die Gefahr, daß bei etwas zu hoher Glühtemperatur etwas ß zur Ausscheidung geM In der Technik, insbesondere bei Stählen, spricht man allerdings auch bei der Ausscheidung oder dem Inlösunggehen längs der Linie GOS und E S (siehe A b b . 52) sowie bei der eutektoiden Aufspaltung, die mit einer teilweisen Umwandlung verbunden ist, von Umwandlungen,

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langt und bei schneller Abkühlung ausgeschieden bleibt. Diese Ausscheidungen können, wie wir in Bd. II sehen werden, unerwünschte Korrosionserscheinungen hervorrufen.

0 -Se* 2—— too A 3 Abb. 37. Ausscheidung von ß aus a bei steigender Temperatur; umgekehrt wie bei Abb. 34 a.

o Se* % 3 —A 3 Abb. 38. Aufspaltung von a in a 1 + a2.

5.342 Aufspaltung Unter A u f s p a l t u n g und Z e r f a l l wollen wir die Erscheinung verstehen, daß eine Kristallart bei sinkender Temperatur in zwei andere Kristallarten zerfällt bzw. sich aufspaltet 1 ). Es wird also diesmal nicht aus einer Kristallart eine gewisse Menge einer anderen ausgeschieden, sondern es treten zwei ganz neue Kristallarten unter Verschwinden der alten auf. Einen derartigen Fall haben wir bereits unter 5.321 kennengelernt. Diese eutektoide Aufspaltung ist technisch für die sogenannte Spalthärtung, deren wichtigstes Beispiel die Stahlhärtung ist, von besonderer Bedeutung und wird daher auch beim Fe-C-Schaubild und in Bd. II ausführlich zur Besprechung gelangen. 1 j In der Technik, insbesondere bei Stählen, spricht man allerdings auch bei der Ausscheidung oder dem Inlösunggehen längs der Linie GOS und ES (siehe Abb. 52) sowie bei der eutektoiden Aufspaltung, die mit einer teilweisen Umwandlung verbunden ist, von U m w a n d l u n g e n .

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Zweistoffsysteme

Einen weiteren, nicht so bedeutungsvollen Fall der Aufspaltung sehen wir in Abb. 38, die den Zerfall eines a-Misdikristalles in zwei andere Kristallarten a t und a ä wiedergibt. •Schm»/ze a

)

u

/ yv*

a'

M"

Seu % 3

a c)

M M

rA

Abb. 39. Umwandlungen von einer Kristallart in eine andere.

5.343 Umwandlung Unter U m w a n d l u n g 1 ) wollen wir die Fälle fassen, bei denen sich eine Kristallart restlos in nur eine andere umwandelt, wie es in den Abb. 39 a—d zum Ausdruck kommt. Es seien hier zum besseren Verständnis die sich abspielenden Vorgänge der besonders gekennzeichneten Legierung besprochen. Die Fälle a und b setzen Umwandlungen der Komponente A voraus. Die Legierung M (Abb. 39 a) erstarrt, wie wir es schon früher gelernt haben, zu a'-Mischkristallen. Bei M' beginnt nun eine Umwandlung der a'-Mischkristalle. Zwischen M' 1 ) In der Technik, insbesondere bei Stählen, spridit man allerdings auch bei der Ausscheidung oder dem Inlösunggehen längs der Linie GOS und ES (siehe Abb. 52) sowie bei der eutektoiden Aufspaltung, die mit einer teilweisen Umwandlung verbunden ist, von Umwandlungen.

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und M " sind a- und a'-Mischkristalle wechselnder Konzentration je nach Temperaturlage im Gleichgewicht. Die Verhältnisse können genau so bestimmt werden, wie z. B. die, die zwischen Schmelze und Kristallen bei 5.321 auftreten. Bei M " sind nur noch a-Mischkristalle vorhanden, die bis M ' " unverändert existenzfähig bleiben. Unterhalb M'" gehen sie in einer dem oberen Vorgang entsprechenden Weise wieder in a'-Mischkristalle über. Bei M " " sind nur noch a'-Kristalle übrig, die bei weiterer Abkühlung keine weitere Änderung erfahren. — Man spricht bei einem derartigen Schaubild von Einschnürung oder Unterdrückung der a-Phase. Die Legierung N besteht nach Überschreitung der Liquidus- und Soliduslinie aus a'-Mischkristallen. Bei N' wandeln sie sich in einem Temperaturintervall in a-Mischkristalle um. Die Umwandlung ist bei N " beendet. a-Mischkristalle sind dann bis N'" beständig. Zwischen AT" und N"" gehen diese in a'-Mischkristalle über, die nun bis zu der niedrigsten Temperatur des Schaubildes bestehen bleiben. — In diesem Fall kann man von einer Aufweitung des a-Gebietes oder einer Unterdrückung von a sprechen. Einschnürung und AufWeitung eines Phasengebietes sind für den Aufbau der legierten Stähle von Interesse. Die Legierung O zeigt im festen Zustand nur einmal eine Umwandlung der vorhin schon beschriebenen Art. Lediglich die Legierung A x B y , die in ihrer stöchiometrischen Zusammensetzung einer Verbindung gleichkommt, vollzieht ihre Umwandlung nicht in einem kleinen Temperaturintervall, sondern bei konstanter Temperatur. Dieser Vorgang im festen Zustand weist eine gewisse Ähnlichkeit mit dem in Abb. 21 a und b gezeigten Ubergang vom flüssigen in den festen Zustand auf. Die Legierung P zeigt nach ihrer Erstarrung ein Gebiet, in dem ein /¡-Mischkristall beständig ist, der sich in einem kleinen Temperaturintervall in einen /T-Mischkristall umwandelt, ein Fall der im Messingdiagramm (Cu-Zn) vorliegt. 5 Borchers, Metallkunde I

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Zweistoffsysteme

5.4 S c h e m a t i s c h e U b e r s i c h t ü b e r d i e K a p i t e l 5.2 u n d 5.3 Abb. 40 (s. S. 80 u. 81) stellt eine Zusammenfassung der Kapitel B und C dar, als schematische Übersicht gezeichnet. Aus ihr ist zu entnehmen, in welcher Weise zwei Stoffe sich im flüssigen und festen Zustand mischen (lösen) oder entmischen können. Die schematisch dargestellten Schliffbilder sollen zeigen, wie trotz der Verschiedenheit der Diagramme die Gefügeausbildung auf wenige Grundfälle zurückgeführt werden kann. Abwandlungen der Gefügezustände, Ubergänge und weitere Charakteristika zur Unterscheidung werden später noch gezeigt. Die Beherrschung dieser Grundtypen der Diagramme und der Gefügeausbildungen ist eine unerläßliche Voraussetzung für das weitere Verständnis der Metallkunde. Nachstehende Zusammenstellung zahlreicher Zweistofflegierungen ist nach den Hauptgruppen der besprochenen Zustandsdiagramme geordnet. Sie ermöglicht es, sich schon ein ungefähres Bild über die bei den Metallen auftretenden Legierungsverhältnisse zu machen. Eine Reihe der technisch wichtigen Diagramme ist in diesem Buch noch mit genauen Daten zusätzlich gegeben. Eine ausgezeichnete Zusammenstellung aller bisher untersuchten Zweistofflegierungen mit genauen Daten und erschöpfenden Schrifttumsangaben ist in dem Buch von Hansen: „Der Aufbau der Zweistofflegierungen", Verlag Springer, Berlin 1936, zu finden. Nach ihm und unter Berücksichtigung einiger neuerer Arbeiten habe ich die Zusammenstellung ausgearbeitet. Ubersicht über Z w e i s t o f f l e g i e r u n g e n Vollkommene Unlöslichkeit im f l ü s s i g e n Zustand (5.21) Ag—B, Ag—Ir, Ag—N, Ag—Ta, Ag—V, Ag—W, A I - K , Au—H, Au—Mo, Au—S, Au—Se. B—Bi, B—Ba, B—Ce, B—Cu, B—Pb, B—Sn, B—Tl, B—Na, B—Sr, B—Zn, Ba—Fe, Ba—Te, Be—Hg, Be—Mg, Bi—H, Bi—N, Bi—W,

Übersicht über die Kapitel 5.2 und 5.3

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C—Cd, C — H g , C—Sn, C—Zn, C a — F e , C a — W , C d — H , C u — W , F e — H g , Fe—Li, F e — N a , Fe—K, F e — R u , Fe—Cs, F e — M g , Fe—K, Fe—Sr, H — P d , H—Sb, K—Sn, H—Tl, Hg—Si, Mg—W, N—Pb, N—Pd, N—Sb, N—Sn, N—Tl, N—Zn. Teilweise Löslichkeit im f l ü s s i g e n Zustand (5.23) Ag—Co, Ag—Cr, Ag—Fe, Ag—Mn, Ag—Mo, Ag—Na, Ag—Ni, Ag—P, Ag—S, Ag—Se, AI—As, AI—B, AI—Bi, AI—C, AI—Cd, AI—Cr, AI—Na, AI—Pb, AI—Tl, As—Tl, Ba—Hg, Be—Ca, Bi—Co, Bi—Cr, Bi—Fe, Bi—Ga, Bi—Mn, Bi—Se, Bi—Si, Bi—Zn, Ca—Cd, Ca—Na, C—Co, C—Cr, C — M n , C—Ni, Cd—Ga, Cd—K, C d — N a , Co—Cu, Co—Pb, Co—Tl, Cr—Cu, Cr—Pb, Cr—Sn, C u — F e , Cu—Mo, Cu—Pb, Cu—O, Cu—S, Cu—Se, Cu—Te, Cu—Tl, F e — N , Fe—O, F e — P b , Fe—S, Fe—Sn, F e — Z n , Ga—Hg, Ga—Pb, Ga—Te, H g — N i , Hg—Ti, H g — U , Hg—V, In—Te, Ir—Zn, K—Li, K—Mg, K—Pb, K—S, K—Zn, Li—Na, M g — N a , Mg—Ni, Mn—Pb, Mn—Tl, Na—S, Na—Zn, Ni—Pb, Ni—Tl, P—Sn, P—Tl, Pb—Se, Pb—Si, Pb—Zn, S—Sb, S—Sn, S—Tl, Sb—Se, Se—Sn, Se—Tl, Si—Tl, Te—Tl, Tl—Zn. Vollkommene Löslichkeit im f l ü s s i g e n Zustand (5.22), Vollkommene Löslichkeit im f e s t e n Zustand (5.31) Ag—Au, Ag—Pd, As—Sb, Au—Cu, Au—Pd, Bi—Sb, Co—Ni, Co—Pd, Co—Pt, Cr—Fe, Cu—Ni, Ca—Pd, Cu—Pt, Fe—Ir, F e — M n , Fe—Ni, F e — P d , Fe—Pt, Fe—V, In—Pb, Ir—Pt, Mo—W, Ni—Pd, Ni—Pt, Pd—Pt, Pt—Re, Se—Te. Vollkommene Unlöslichkeit im f e s t e n Zustand (5.32) Ag—Ba, Ag—La, Ag—Li, Ag—Sr, Ag—Te, AI—Ge, AI—La, AI—Pr, AI—Pt, AI—Se, AI—Te, AI—Th, As—Au, As—Bi, As—Cd, As—Pb, As—Pt, As—S, As—'Te, Au—La, Au—Pr, Au—Sb, Au—Te, Au—Tl, Ba—Pb, Ba—Si, Bi—Ca, Bi—Ce, Bi—Cu, Bi—Hg, Bi—K, Bi—Li, Bi—Na, Bi—Rh, Bi—S, C a — H g , Ca—Sb, Ca—Si, Ca—Sn,

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Zweistoffsysteme

Ca—Zn, Cd—Ni, Cd—Sr, Ce—Cu, Ce—Mg, Ce—Si, Ce—Sn, Co—P, Co—S, Cr—Mo, Cs—Hg, Cs—Na, Cu—Pr, Ga—Sn, Ga—Zn, Ge—Pb, Hg—K, Hg—Li, Hg—Mg, Hg—Na, Hg—Rb, Hg—Zn, K—Na, K—Sb, K—Sn, K—TI, La—Pb, La—Sn, La—TI, Li—Sn, Mg—Pr, Mg—Sb, Na—Rb, Na—Sb, Na—Se, Na—Sn, Na—Te, Na—TI, Ni—P, Pb—Pt, P b — W , Pd—Si, Pt—Te, R e — W , Sb—Si, Si—Sn, Sr—Sn, Sn—Te, Sn—Zn, Te—Zn. Teilweise Löslichkeit im f e s t e n Zustand (5.33) Ag—Al, Ag—As, Ag—Be, Ag—Bi, Ag—C, Ag—Ca, Ag—Cd, Ag—Cu, Ag—Ga, Ag—Ge, Ag—Hg, Ag—In, Ag—Mg, Ag—Pb, Ag—Pr, Ag—Pt, Ag—Rh, Ag—Sb, A g — S i , A g — S n , A g — T l , A g — Z n , A g — Z r , AI—Au, Al—Ba, Al—Be, Al—Ca, Al—Ce, Al—Co, Al—Cu, Al—Fe, Al—Ga, Al—Hg, Al—Li, Al—Mg, Al—Mn, Al—Mo, Al—Ni, Al—Sb, Al—Si, Al—Sn, Al—Ti, Al—V, Al—Zn, As—Co, As—Cu, A s — F e , As—Mn, As—Ni, A s — S n , A s — Z n , A u — B e , A u — B i , A u — C a , Au-—Cd, Au—Co, Au—Cr, Au—Fe, Au—Hg, Au—Mg, Au—Mn, Au—Na, Au—Ni, Au—Pb, Au—Pt, Au—Si, Au—Sn, Au—Ti, Au—Zn, B—Co, B — F e , B — M n , B—Ni, B—Pd, B—Pt, Be—Cu, Be—Co, Be—Fe, Be—Ni, Be—Si, Bi—Cd, Bi—Mg, Bi—Ni, Bi—Pb, Bi—Sn, Bi—Te, Bi—Tl, C—Fe, C — W , Ca—Cu, Ca—Mg, Ca—Pb, Ca—Tl, Cd—Cu, Cd—Hg, Cd—Si, Cd—Mg, Cd—Pb, Cd—Pt, Cd—Sb, Cd—Sn, Cd—Tl, Cd—Zn, Ce—Fe, Co—Cr, Co—Fe, Co—Mn, Co—Mo, Co—Sb, Co—Si, Co—Sn, C o — W , Cr—Ni, Cr—Pt, Cr—Sb, Cu—Ga, Cu—Ge, Cu—Hg, Cu—In, Cu—Ir, Cu—La, Cu—Mg, Cu—Mn, Cu—P, Cu—Sb, Cu—Si, Cu—Sn, Cu—Ti, Cu—Zn, Cu—Zr, Fe—Ga, Fe—Ge, Fe—Mo, Fe—P, Fe—Sb, Fe—Si, Fe—Ti, Fe—W, Fe—Zr,Ga—In,Ga—Mg, Hg—Pb, Hg—Sn, Hg—Tl, In—Tl, La—Mg, Li—Mg, Li—Pb, Li—Tl, Mg—Mn, Mg—Pb, Mg—Si, Mg—Sn, Mg—Tl, Mg—Zn, Mn—Ni, Mn—Sb, Mn—Si, Mn—Sn, Mo—Ni, Na—Pb, Ni—S, Ni—Sb, Ni—Si, Ni—Sn, Ni—Ta, Ni—V, Ni—W, Ni—Zn, Pb—Pd, P b — S b , Pb—Sn, Pb—Te,

Ausgewählte, technisch wichtige Zweistoffsysteme

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Pb—Tl, Pd—Sn, Pd—Sb, Pt—Sb, Pt—Sn, S—Se, S—Te, Sb—Sn, Sb—Te, Sb—Tl, Sb—Zn, Si—V, Sn—Tl. Von den aufgeführten Systemen ist ein Teil noch nidit vollständig untersucht. Falls nur eine Teiluntersuchung über ein kleineres Konzentrationsgebiet vorliegt, habe ich die Anordnung nach dieser Teiluntersuchung vorgenommen. Es können also mit weiterer Vervollständigung und Verbesserung der bis jetzt vorliegenden Ergebnisse gewisse Umordnungen notwendig werden. Da mit Verfeinerung der Untersuchungsmethoden insbesondere die Bestimmung der Löslichkeit im festen Zustand besser durchführbar geworden ist, kann man erwarten, daß bei vielen Systemen der Gruppe 5.32 noch feste Lösungen entdeckt werden, so daß also von dieser Gruppe sicherlich eine Reihe von Systemen später der Gruppe 5.33 zugeordnet werden müssen. Zu der Gruppe 5.23 muß bemerkt werden, daß die teilweise Löslichkeit im flüssigen Zustand bei hohen Temperaturen oft in eine vollkommene Löslidikeit übergeht. Bei begrenzter Löslidikeit im flüssigen Zustand kann dieser Löslichkeit im flüssigen Zustand nach der Erstarrung eine Löslichkeit oder Unlöslichkeit im festen Zustand folgen, wie bereits unter Kapitel 5.23 erwähnt worden ist. Bei manchen der hier angeführten Systeme ist die teilweise Löslidikeit im flüssigen Zustand außerordentlich gering, wie z. B. bei AI—Pb und Fe—Pb, so daß sie kaum in Erscheinung tritt. Wir sind deshalb gewohnt, in der praktischen Metallkunde gerade diese beiden Systeme als Musterbeispiele praktisch vollkommener Unlöslichkeit im flüssigen Zustand anzusehen. 5.5 A u s g e w ä h l t e , t e c h n i s c h w i c h t i g e Zweistoffsysteme Bei den bisher behandelten einfachen Zweistoffsystemen habe ich schon eine Reihe praktisch bedeutsamer Anwendungen gestreift wie: Suspensionslegierung, Seigerungen, Homogenisieren, Aushärtung, Spalthärtung, eutektische Gußlegierungen usw. Diese Anwendungen bilden in aus-

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Zweistoffsysteme

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