Erstarrungsseigerung
Erstarrungsseigerung ist der Prozess, bei dem bestimmte Metalle oder Legierungen in einem flüssigen Zustand schneller zu festen Kristallen kristallisieren als andere. Dies führt zu ungleichen Kristallgrößen und kann zu Porenbildung und Zähigkeitseinbußen führen.
Physikalisch-chemischer Wirkmechanismus
Erstarrungsseigerung tritt auf, wenn in einem flüssigen Metallschmelzbad bestimmte Elemente oder Legierungen schneller zu festen Kristallen kristallisieren als andere. Dies ist oft auf unterschiedliche Löslichkeiten der Elemente im flüssigen und festen Zustand zurückzuführen. Zum Beispiel können einige Elemente in der Flüssigkeit stark an bestimmten Kristallseiten angeordnet sein, was die Anziehungskraft für neue Atomkerne erhöht und die Kristallwachstumsgeschwindigkeit erhöht.
Metallurgische Relevanz & Risiken beim Schweißen
Erstarrungsseigerung kann zu ungleichen Kristallgrößen und unregelmäßigen Gefügen führen, was wiederum zu Porenbildung und Zähigkeitseinbußen im Schweißbad führt. Diese Poren können die mechanische Festigkeit der Schweißnaht erheblich beeinträchtigen und zu Rissen oder Heißrissen führen. Darüber hinaus kann die ungleiche Kristallwachstumsgeschwindigkeit zu Spannungen im Gefüge führen, die das Risiko von Zerbruch erhöhen.
Werkstattpraxis & Handlungsanweisungen
Um Erstarrungsseigerung zu minimieren, ist es wichtig, den Schmelzprozess so zu kontrollieren, dass alle Elemente gleichzeitig und gleichmäßig kristallisieren. Dies kann durch die Wahl der richtigen Schweißlegierung, die korrekte Temperaturkontrolle und die Anwendung geeigneter Desoxidationsmittel erreicht werden. Ein Beispiel ist die Verwendung von Silicium als Desoxidationsmittel, das Sauerstoff abbindet und gleichzeitig die Kristallwachstumsgeschwindigkeit reguliert. Es ist auch wichtig, sicherzustellen, dass der Schmelzprozess langsam genug ist, um eine homogene Kristallbildung zu ermöglichen, aber nicht so langsam, dass Porenbildung auftritt.