Erstarrungseigenschaften

Erstarrungseigenschaften beschreiben die Eigenschaften und Prozesse, die den Übergang einer flüssigen Legierung in einen festen Zustand beim Abkühlen bestimmen. Sie umfassen die Phasenumwandlungskinetik, einschließlich Nucleation und Wachstum der festen Phasen, sowie die während der Erstarrung freigesetzte Latentwärme und den Temperaturbereich zwischen Liquidus und Solidus.

Wichtige Einflussfaktoren sind Legierungszusammensetzung, Abkühlgeschwindigkeit, Temperaturgradient, Druck und Verunreinigungen. Das Gefüge wird durch diese Bedingungen geprägt: fein- oder grobkörnig, dendritisch oder gleichkörnig; ungleiche Abkühlung kann Makro- oder Mikroseparationen verursachen und Porenbildung oder Lunker begünstigen.

Diese Eigenschaften beeinflussen die mechanischen Eigenschaften des gegossenen Materials, wie Festigkeit, Duktilität, Verzug und Restspannungen. Sie lassen sich durch Messungen der Abkühlkurven, thermische Analysen (DSC/DTA) und Modellerstellungen erfassen und steuern, etwa durch Inokulanzien, Temperatursteuerung oder Schwindungsmanagement.

Typische Anwendungsbeispiele sind Gusseisen, Aluminium- und Magnesiumlegierungen sowie metallische Additivprozesse, bei denen das Erstarrungsverhalten die Mikrostruktur und die Bauteileigenschaften maßgeblich bestimmt.