Werkstofftechnik Maschinenbau

6.1 Reines Eisen 167
Kri stallgitters (krz) vom flüssigen in den fe sten Ag -
gre gatzu stand über (d-Eisen). Die dabei frei wer -
dende Kri stallisationswärme wird als Halte punkt in
der Ab kühl kurve sichtbar. Die Länge der Haltepunkte
gibt dabei einen Hinweis auf den Betrag der frei
werden den bzw. aufgenommenen Wärme menge.
Bei weiterer Abkühlung wandelt sich das kubischraumzentrierte
Kristallgit ter des d-Eisens bei einer
Tempe ratur von 1392 °C in das kubisch-flä chenzen -
trierte Kristallgit ter (kfz) des g-Ei sens um. Da bei
dieser Umgitte rung ebenfalls Wärme frei wird, tritt
ein weiterer, mit Ar 4 bezeichne ter Haltepunkt in Er -
scheinung. Bei einer Temperatur von 911 °C wandelt
sich das kubisch-flächen zen trierte Kri stall gitter
des g-Ei sens in das kubisch-raumzen trierte Kris tall -
git ter des a-Ei sens um. Die dabei frei werdende
Bild 1: Ausdehnungsverhalten von reinem Eisen
bei Erwärmung
Wärme macht sich eben falls wie der als Haltepunkt (Ar 3) in der Ab küh lungskurve be merkbar. Am vierten
Haltepunkt (Ar 2) bei 769 °C (Curietemperatur) findet keine Gitter um wand lung statt. Hier wird das bislang
ferromagneti sche Eisen unmagnetisch (paramagne tisch).
Die Unter scheidung in a-Eisen (< 769 °C) und b-Eisen (769 °C ... 911 °C) ist historisch bedingt und geht auf
eine Zeit zurück, als noch nicht bekannt war, dass sich das ferro- und paramagnetische Eisen in ihren übri -
gen Eigen schaften nicht un terscheiden. Heute wird bis 911 °C die Bezeichnung a-Eisen ver wendet. Die frei
wer dende Wärme ent stammt Verände run gen in der Elektronen hülle. Der Halte punkt Ar 4 ist jedoch nur wenig
ausgeprägt, da relativ wenig Wärme frei wird. Bei einer Erwärmung laufen die beschriebe nen Vorgänge
in um gekehrter Rei hen folge ab.
Die Umwandlungstemperaturen sind keine Materialkonstanten, sondern hängen vielmehr von der
Geschwindigkeit der Temperaturänderung ab. Die angegebenen Werte gelten nur für das thermodynamische
Gleichgewicht, also für unendlich langsame Abkühlung bzw. Erwärmung. Schnellere Tempe ratur -
änderun gen verschieben diese Umwandlungstemperaturen (Kapitel 6.4.4.13). In der älteren Literatur finden
sich daher häufig abweichende Werte.
Bild 2: Abkühlungs- und Erwärmungskurven sowie Haltepunkte des reinen Eisens