Dreistoffsysteme Anhang. Bemerkung über Legierungen mit drei und mehr Bestandteilen.

Transkript

1 Dreistoffsysteme. 143 Anhang. Bemerkung über Legierungen mit drei und mehr Bestandteilen. Die meisten Legierungen der Technik bestehen nicht aus zwei, sondern aus drei und mehr Komponenten. Als Beispiele seien nur die Stähle erwähnt, die alle außer Eisen und Kohlenstoff noch andere Zusätze enthalten (vgl. S.77). Die Übersicht über die Konstitution derartiger Legierungen wird um so schwieriger, je mehr Bestandteile sie enthalten. Wir verfügen noch über eine eingehende Theorie der Dreistoffsysteme (ternäre Systeme), für die Systeme mit mehr Bestandteilen gibt es nur weniger systematische Ansätze. Das liegt neben der zunehmenden Mannigfaltigkeit der mög B lichen Konstitutionsfälle vor allen Dingen daran, daß uns das anschauliche Hilfsmittel zur Übersicht über das ganze System, wie es bei binären Legierungen durch das ebene Zustandsdiagramm gegeben ist, fehlt. In der Tat, die Zusammensetzung eines binären Systems A r: wird durch eine Konzentrations- ""- ---L ~ Abb Konzentrationsdreieck für ein ternäres System angabe bestimmt, da ja die Konzentration des zweiten Bestandteils durch die des ersten zugleich gegeben ist. Bei einem ternären System ist es dahingegen notwendig, zwei Konzentrationen nämlich diejenigen von A und B anzugeben, um die Zusammensetzung des Systems festzulegen. Die Konzentration des dritten Bestandteiles C bestimmt sich dann aus der Differenz zu 1. Hieraus folgt schon, daß wir für die Konzentrationsangaben in einem ternären System eine zweidimensionale Darstellung (Ebene) brauchen, während für das binäre System hierfür eine Linie (die Abszissenachse des Diagrammes) genügt. Für die Temperaturachse hat man dann auf der Ebene keinen Platz mehr, man ist gezwungen, sie senkrecht auf das Papier zu setzen. Damit gelangt man aber anstatt zu einer ebenen zu einer räumlichen Darstellung, die sehr viel weniger übersichtlich ist. Zur Darstellung der Zusammensetzungen im ternären System pflegt man ein gleichseitiges Dreieck, das sog. Konzentrationsdreieck, zu benutzen (Abb. 139). Auf den Seiten AB, BC und CA dieses Dreiecks liegen die entsprechenden binären Legierungen, deren Zusammensetzungen durch die Abstände von den Punkten A, B oder C bestimmt werden. So besteht z. B. die Legierung X nur aus A und B, und zwar

2 144 Anhang. BX AX enthält sie ] 00 AB % A und 100 AB % B, genau wie bei der Darstellung in allen bisher betrachteten Zustandsdiagrammen. Für die Darstellung der ternären Legierungen bedient man sich des Satzes, daß dit' Summe der drei Lote aus einem Punkt Y auf die drei Seiten für alle Punkte des Dreiecks konstant und gleich der Höhe des Dreiecks sind: h A + hb + hc = h. Wir erhalten die KOllzentrationen der einzelnell Bestandteile, indem wir vom Konzentrationspunkt der Legierung Y aus Lote auf die entgegellgesetzten Seiten des Dreiecks fällen. Die Länge h,a ergibt auf diese Weise den Gehalt 1 an A, die Länge h B den Gehalt an B und die Länge hc den Gehalt an C. Für die binäre Legie --+--:;7 B rung X geben die entsprechenden Lote die Gehalte an A und an B an, die den Strecken A X und X B proportional sind. Die gewählte Bestimmung der Zusammensetzung ist also im Eill c te~~är~~o. rä~~~fc~:n eb~~~ klang mit der in binären Systemen üblichen grammes. und unterscheidet sich von ihr nur durch eine abweichende Wahl der Einheit. Die Temperatur wird, wie erwähnt, auf der Ebene des Konzentrationsdreiecks senkrecht aufgetragen. Man erhält auf diese Weise ein räumliches Diagramm, Abb. 140, in das man die Temperaturen der heterogenen Umsetzungen für die verschiedenen Zusammensetzungen der Legierungen einträgt. Im Hahmen der vorliegenden elementaren Darstellung ist es nicht möglich, weiter auf die Theorie der ternären Systeme einzugehen. Es sei in diesem Zusammenhang auf das Buch des Verfassers "Ternäre Systeme" verwiesen!, wo der Gegenstand elementar behandelt wird. 1 MASING, G.: Ternäre Systeme. Leipzig: Akademische Verlagsgesellschaft. H. Aufl

3 Abkühlungskurve 25, 26. Ätzen 5. Ätzfiguren 6. Aggregation I. Aluminium-Bronze 6, 106, 142. Amorpher Körper 3, 97. Anlaufgesetz, exponentielles , parabolisches 14I. Anode 136, 137. Anodische Reaktion 136. Aufreißen des Messings 116, 117. Austenit 73, 86. Aushärtbare Legierungen 91. Automatenlegierungen 67. Beginn der Erstarrung (der Kristallisation) 27, 28, 37, 54, 56. Bestandteil 44, 45, 46. -, unabhängiger 46. Biegeg1eitung 108. Biegung 111. Bimetall 113. Bleibende Formänderung 8, 95, 114. Braggsche Gleichung 22. Brinellhärte 96. Bruch, interkristalliner , intrakristalliner 129. Bruchdehnung 10, 96. Chrom 139. Curie Punkt 12, 74. Danielle1ement 133. Debye Scherrer-Ringe 23, 98, 12I Röntgenaufnahmen 22, 98. Deformationszwillinge 105. Dehnbarkeit 95, 108, 109. Dehnung 10, 95, 96, 103, 112. Dehnungs- und Zerreißkurve 94. Dendrit 5I. Diffusion 56, 57, 64. Diffusionsgeschwindigkeit 141. Distektische Reaktion 66. Sachverzeichnis. Masing, Grundlagen der Metallkunde. 3. Aufl. Doppeldiagrammder Eisen-Kohlenstoff Legierungen 78. Dreistoffsystem 143. Eigenspannungen 8, 110 ff. Einfache Schiebung 105. Einschnürung 95. Eisen, ()(- 69, 72. -,d , i'- 69, 72. Elastische Formänderung (-Verformung) 94, Verbiegung 111. Elastizitätsgrenze 95. Elastizitätsmodul 95. Elektrochemisches Element 119, Potential 119, 135. Elementarwürfel 4. Emulsion 43, 67. Ende der Erstarrung (der Kristallisation) 29, 56, 57. Entzinkung des Messings 139. Erstarrung 24. Erstarrungspunkt 27. Eutektikum 31, 38. Eutektische Haltezeiten 32, 39, 41. Eutektische Horizontale Kristallisation, Reaktion,Umsetzung 38, 48, 50, 61. Eutektischer Haltepunkt Punkt 3I. Eutektisches System 33, 34. Eutektoid 71, 74, 76. Eutektoider Punkt Stahl 76. Existenzgrenzen einer Kristallart 5. Exponentielles Anlaufsgesetz 142. Federung 8. Ferrit 75, 76. Ferromagnetismus 12, 74. Feste Lösung 53. Festigkeitswerte 96. lq

4 146 Sachverzeichnis. Formänderung, bleibende 9, 97. -, elastische 94. -, plastische 95, 97. Freiheitsgrad 44, 45, 46. Gasgesetz 43. Gaskonstante 43. Gefüge, eutektisches 31, 35. -, eutektoides 71. Gitterebene 14. Gittergerade 14. GIeichgewichtsdiagramme 48. GIeitlinien 99, 100. GIeitung 100, 122. Graphit 78, 79. Graphitsystem 78, 79. Grauguß 79. Gußeisen, graues 79. -, weißes 79. Härte 95, 96, 123. Haltepunkt 25, 26, 29, 50. Haltezeit 38, 50. Hartgezogener Draht 108. Hebelbeziehung 40. Hetrogenes System 7, 42. Höchstlast 95. Homogenes System 7, 42. Hookesche Gerade 94, 113, 114. Hookesches Gesetz 94, 110. Identitätsperiode 21, 22. Interferenz 22. Interkristaliner Bruch 129. Intermediäre Kristallarten 42, 62. IntermetaIlische Verbindung 53. Intervall (Erstarrungs., Schmelz-, Temperatur-) 27, 29, 44, 58. Intrakristsliner Bruch 129. Isotherme 55. Joddampf 141, 142. Kalkspat 104. Kaltreckung 12, 108, 110. Kathode 136. Kathodische Reaktion 136. Keimbildung 124. Kerbe 117. Kinetik 48, 128. Kohäsion 101. Konode 55. Konstitutionslehre 5. Konvektion 56. Konzentrationsdreieck 143. Kornfelderätzung 6. Korngrenzenätzung 6. K8rngröße 126. Kornwachstum 126. Korrosion , Schutzmittel gegen 139. Kristallarten 4. -, intermediäre 42, 62. Kristalle, primäre 30. Kristallisation, Beginn der 27, 28, 37, 54, 56. -, Ende der 29, 56, 57. -, eutektische 31, 38. Kristallisationswärme 25. Kristallite 6. Kristallwachstum 126. Kritischer Punkt 65. Kurve des Beginnes der Kristallisation des Endes der Kristallisation 56. Ledeburit 74. Legierung 1, 23. Legierungen, Ag-Sr 42. -,AI-Be 36. -, AI-Cu-Mg-Mn 91. -,AI-Si 34. -, AI-Zn 2, 82. -, aushärtbare 91. -,Be-Cu 93. -,Bi-Cd 35. -,Bi-Ni 50. -,Bi-Pb 35. -,Bi-Sn 35. -,C-Fe 71. -,Ca-Mg 42. -, Cd-Zn 24 ff, 44. -, Cu-Ni 57, ,Cu-Si 52. -,Cu-Zn 79. -,Fe-Pb 67. -,Hg-Na 2. -, leicht schmelzende 35. -,Mg-Pb 42. -,Mg-Sb 42. -,Pb-Sb 35. -, Sb-Si 36. -, Woodsche 35. Letternmetall 35. Liquiduskurve 56. Lochfraß 137. Lokalelement 122.

5 Sachverzeichnis. 147 Magnetische Umwandlung (Curiepunkt) 12, 74. Martensit 86. Maximum der Schmelzkurve 37,58,59. Messing 79ff, 116, , ot- 7, 79ff. -, ot+ß 7, 79ff. -, ß- 7, 79ff. Metastabiles System 77. Minimum der Schmelzkurve 58, 59. Mischkristall 17, 53ff. -, Einlagerungs , Sustitutions- 17. Mischkristallgebiet, begrenztes 62. Mischungslücke 18, 62. -, im flüssigen Zustand 65. Monochromatischer StraU 22. Netzebene 14, 21, 22, 100. Nickel 12. Normalpotential 135. Nullklemmen 25. Ohmsches Gesetz 120. Parabolisches Anlaufgesetz 141. Passivität 138, 139. Peritektikum 48. Peritektische Reaktion 48, 49, 51, 63, 73. Perlit 71, Phase 42, 69. Phasenregel 43, 45, 46, 51. Plastische Deformation 9, 94, 97 ff., 107. Potential, elektrochemisches 119, 132. Primäre Kristalle 30. Proportionalitätsgrenze 95. Raumgitter 4, 13ff, 21, 97. -, flächenzentriertes kubisches 4. -, hexagonales 16. -, raumzentriertes kubisches 4. Reaktion, eutektische 48, 50, 61. -, peritektische 48, 49, 51, 63, 73. Reflexion 21. Rekristallisation 11, 118, 126 -,grobe 10, 11. Rekristallisationsdiagramm 127. Rekristallisationsschwelle 131. Rekristallisationszwillinge 126. Röntgenbild 21, 98, 121. Röntgenometrische Raumgitterbestimmung 21. Rosten 131. Rückstandsanalyse 23. Sättignngsgrenze 61, 65, 71. Säume von Kristallen 51. Sauerstoffelektrode 126. Schichten, flüssige 65. Schmelzpunkt 3, 27, 37. Schmelzwärme 26. Silberjodid (AgJ) 141. Silumin 34. -, Veredelung von 35. Solidus-Kurve 56. Spaltfläche 129. Spanbildung 67. Spannung, mechanische 10, 94, 108. Spannungskorrosion 117. Spannungsreihe, elektrochemische 135. Sprödigkeit 95, 108. Stahlbehandlung 74. Stahlhärtung 77. Stauchung 111. Streckgrenze 95. System 42. -, bivariantes 46. -, einphasiges 42. -, heterogenes 42. -, homogenes 42. -, körperliches 42. -, mehrphasiges 42. -, metastabiles 77. -, nonvariantes 46. -,ternäres , univariantes 46. -, zweiphasiges 44. Thermische Analyse 24, 42. Thermoelement 24. Thermokraft 24. Transkristalliner Bruch 129. Translation 100ff, 122. Translationsfläche 100. Tripelpunkt 44. Übereutektoide Stähle 76. Umhüllungen 51. Umhüllungsstruktur 51, 64. Umkristallisation des Eisens 75. Umwandlung, y-oc-, des Eisens 69, des Zinns 70. Umwandlungen 70. Untereutektoide Stähle *

6 148 Sa ehverzeichnis. Verbindung 2, 4. - CuAl Verbindung Fe 3 C Mg 2 Pb 53. Veredelung (des Silmnins) 35. Verfestigung 9, 94, 109. Verformung (plastische), bleibende 8, 9, 94, 97ff, 107. Verlängerung, bleibende 9, 94. Verteilungsgleichgewicht 54. Verzundern 131. Wärmetönung 2, 25. Wasserstoff elektrode 134. Weißes Gußeisen 79. Woodsehe Legierung 35. Zementit (FeaC) 74, 77, 78. Zerreißfestigkeit 10, , technische 95. Zerreißkurve 94. Zerreißspannung 108. Zerreißversuch 94, 108. Zinngeschrei 105. Zinnpest 70. Zonenkristalle 57. Zugspannung 94, 117. Zugversueh 8. Zustandsdiagramm 27ff. Zustandsdiagramme der Ag-Sr-Legierungen 42. Al-Si- " 34. Al-Zn- 82. Bi-Ni- 50. C-Fe- 72, 78. Ca-Mg- 41. Cd-Zn- " 29. Cu-Zn- " 79. Fe-Pb- 67. Sb-Si- " 36. Zustandsgleichung 43. Zweiphasensystem 44. Zwillinge 105, 126. Zwillingsbildung, mechanische Zwillingswge 104. Zwischenplätze