Polymorphie

Einige Metalle können ihre Gitterstruktur durch äußere thermodynamische Einflüsse wie Druck und Temperatur ändern, wobei für den Maschinenbau nur der Einfluss der Temperatur relevant ist. So ist Eisen bei Raumtemperatur zwar kubisch-raumzentriert, oberhalb von 911 °C jedoch kubisch-flächenzentriert. Ab einer Temperatur von 1392 °C geht Eisen wieder in die kubisch-raumzentrierte Gittermodifikation über, bevor bei 1536 °C die Schmelztemperatur erreicht ist und sich die Gitterstruktur auflöst. Dieses Übergehen von der nur mäßig gut verformbaren kubisch-raumzentrierten Struktur in die wesentlich besser verformbare kubisch-flächenzentrierte Struktur ist auch der Grund weshalb Eisen bzw. Stahl beim Schmieden entsprechend erwärmt wird.

Auch Titan besitzt eine solche Eigenschaft der Gitterstrukturänderung und geht ab einer Temperatur von 882 °C von der hexagonalen Struktur in die kubisch-raumzentrierte Gitterstruktur über. Diese Eigenschaft von Metallen, je nach Temperatur oder Druck in andere Gitterstrukturen überzugehen, nennt man Allotropie oder Polymorphie. Die Ursache der Allotropie liegt in den günstigeren energetischen Bedingungen bei der entsprechenden Temperatur, so dass die nicht mehr stabile Gitterstruktur in die stabilere Modifikation "zerfällt".

Die unterschiedlichen Gittermodifikation eines polymorphen Metalls bekommen griechische Buchstabenvorsätze vor das Elementsymbol gestellt. So spricht man bei der hexagonalen Gitterstruktur des Titans bei Raumtemperatur auch von \(\alpha\)-Titan (bzw. \(\alpha\)-Ti). Nach der ersten Gitterumwandlung schließlich von \(\beta\)-Titan (bzw. \(\beta\)-Ti). Eine weitere Umwandlung bei nächst höherer Temperatur würde schließlich mit "\(\gamma\)" bezeichnet werden (eine solche weitere Gitterumwandlung tritt bei Titan allerdings nicht ein).