Gefügediagramm

Um die Gefügeanteile bei Raumtemperatur relativ einfach zu ermitteln ist es hilfreich sich ein entsprechendes Diagramm zu erstellen. Die Erstellung erfolgt prinzipiell auf dieselbe Weise wie im Falle der Kristallgemischlegierung - durch Anwenden des Hebelgesetzes im Phasendiagramm bei Raumtemperatur (~ 0 °C).

Phasendiagramm, Zustandsdiagramm, schematisch, Gefügeanteil

Abbildung: Schematisches Phasendiagramm einer Legierung mit begrenzter Löslichkeit

Zunächst besteht das Gefüge bis zu einem Legierungselementanteil von 5 % vollständig aus untersättigten \(\alpha\)-Mischkristallen. Bei höheren Konzentrationen scheiden sich aufgrund der begrenzten Löslichkeit vermehrt \(\beta\)-Mischkristalle aus (\(\beta_{Seg}\)). Die meisten \(\beta_{Seg}\)-Mischkristalle werden sich dann bilden, wenn das Gefüge unmittelbar nach der Erstarrung vollständig gesättigt vorliegt, sodass sich bei weiterer Abkühlung sofort \(\beta_{Seg}\)-Mischkristalle ausscheiden. Dies ist bei einer Legierungskonzentration von 20 % B der Fall. Aufgrund der linearen Verschiebung des gedachten Auflagepunktes bei Anwendung des Hebelgesetzes nimmt der Gefügeanteil der ausgeschiedenen \(\beta_{Seg}\)-Mischkristalle ebenfalls linear bis zum besagten Maximum zu.

Bei höheren Konzentrationen an B-Atomen entstehen nun zusätzlich eutektische Gefügeanteile (Eu), während der Anteil an ausgeschiedenen \(\beta_{Seg}\)-Mischkristalle wieder abnimmt. Die eutektischen Gefügeanteile nehmen bis zur eutektischen Zusammensetzung linear zu und erreichen dort schließlich 100 %.

Übereutektische Legierungen scheiden aus der Schmelze \(\beta\)-Mischkristalle aus, bevor sich das Eutektikum bildet. Mit steigender Legierungskonzentration im übereutektischen Bereich nehmen deshalb die eutektischen Gefügeanteile zu Gunsten der \(\beta\)-Mischkristalle ab. Zusätzlich steigt aufgrund der begrenzten Löslichkeit der Anteil an ausgeschiedenen \(\alpha_{Seg}\)-Mischkristalle. Das Maximum der \(\alpha_{Seg}\)-Ausscheidung erhält man schließlich bei 70 % B, da dort die gebildeten \(\beta\)-Mischkristalle unmittelbar nach der Erstarrung maximal gesättigt sind und sich somit direkt \(\alpha_{Seg}\)-Mischkristalle ausscheiden. Das Gefüge enthält in diesem Fall kein Eutektikum mehr, da dieses erstarrt ist bevor sich die eutektische Zusammensetzung in der Schmelze hätte bilden können.

Bei weiterer Erhöhung der Legierungskonzentration nimmt die \(\alpha_{Seg}\)-Mischkristallausscheidung wiederum bis zur maximalen Löslichkeitsgrenze von 80 % B ab und erreicht dort schließlich null. Von da an besteht das Gefüge nur noch aus untersättigten \(\beta\)-Mischkristallen.

Anmerkung: Der Konzentrationsbereich zwischen den reinen Mischkristallgefügen, innerhalb dessen mehrere Phasen im Gefüge auftreten, wird auch als Mischungslücke bezeichnet.