Aurum-Metallurgie III

tierung der einzelnen
Keimkristalle ab. Sobald sich die
einzelnen Dendriten bei weiter
fortschreitender Erstarrung
berühren, entstehen deutlich
ausgeprägte Grenzen, die der
Metallurge als Korngrenzen
bezeichnet. Zu diesem
Zeitpunkt bleibt die
Restschmelze zwischen den
Dendritenästen gefangen. Mit
dem Weiterwachsen dieser Äste
so lange, bis der gesamte
verfügbare Raum mit festem
Metall ausgefüllt ist, endet der
Erstarrungsvorgang.
Die Sequenz Keimbildung,
Dendritenwachstum und
Erstarren der Restschmelze bis
zur Bildung einer
polykristallinen Struktur geht
aus der Abbildung 2 hervor.
Ein anschauliches Beispiel für
eine derartige Struktur ergibt
sich, wenn man eine
Seifenlösung im Reagenzglas
schüttelt, bis sich auf der Oberfläche
ein dreidimensionales
Netzwerk aus Seifenblasen
gebildet hat. Die Grenzflächen in
dieser Schicht vermitteln einen
Eindruck von den Korngrenzen
in erstarrten Metallen.
Die Metallurgen untersuchen
die Kornstruktur oder das
Gefüge von Metallen anhand
von "Schliffen". Hierbei
handelt es sich um Metallproben,
deren Schnittflächen
zunächst geschliffen und poliert
werden, um die durch den
Schnitt Vorgang gestörte
Kristallschicht zu entfernen.
Diese Oberfläche wird
anschließend mit einem
geeigneten Reagens angeätzt,
das die Kristalle bevorzugt an
den Korngrenzen angreift. Unter
dem Mikroskop enthüllen diese
Schliffe dann das Gefüge des
Werkstoffs (Abb. 3). In reinen
Metallen sind die Dendriten auf
diese Weise nicht erkennbar,
und das Mikroskop zeigt nur
eine Masse aus Kristallen und die
Korngrenzen. Wenn während des
Erstarrungsvorgangs jedoch die
Restschmelze zwischen den
Dendriten dekantiert wird oder
sich Lunker im Gußteil
ausbilden, können auch die
Dendritenausläufer sichtbar
werden (Abb. 4).
Die Korngröße
Im allgemeinen gilt: je geringer
die Korngröße, desto besser die
physikalischen Eigenschaften —
Festigkeit, Duktilität und
Zähigkeit — des Werkstoffs.
Ein Grund hierfür ist in der
Tatsache zu sehen, daß die in
der Schmelze enthaltenen
unlöslichen Verunreinigungen
(etwa Oxyde) oft im noch
flüssigen Rest der Schmelze
eingeschlossen bleiben und
hierbei eine durchge-
hende Schicht brüchigen
Materials an den
Dendritenrändern und in der
Nähe der Korngrenzen bilden.
In genügender Anzahl führen
derartige Störungen dazu, daß
der Werkstoff geschwächt,
brüchig und schlecht bearbeitbar
wird. Man bemüht sich daher,
den Erstarrungsprozeß so zu
gestalten, daß ein möglichst
feines Gefüge entsteht. Da aus
jedem Nukleus ein Kristall
entsteht, richtet sich die
schließliche Korngröße im
erstarrten Werkstoff nach der
Anzahl der
Kristallisationszentren. Bei langsamer
Abkühlung der Schmelze
bilden sich nur einige wenige
Kristallkeime, die folglich
ungehindert wachsen können
und zu einer verhältnismäßig
groben Körnung führen. Bei
schneller Abkühlung der
Schmelze entstehen eine
Vielzahl weiterer Keime, und
wenn die Temperatur der
Schmelze schnell absinkt
(sogar auf einen Wert unterhalb
des Schmelzpunktes), bilden
sich neue Kristalle aus, bevor
die zuerst entstandenen
Dendriten die Möglichkeit
haben, sich zu stark zu
vergrößern. Das Ergebnis ist ein
relativ feines Gefüge.
Das Erstarren von Legierungen
In erstarrten Legierungen sind
Den-