Schmelzbeginn

Schmelzbeginn bezeichnet in der Materialwissenschaft die Temperatur, bei der ein fester Stoff beim Erhitzen erstmals zu schmelzen beginnt. Er markiert den Anfang des Schmelzprozesses und gehört zum sogenannten Schmelzbereich eines Materials, der besonders bei Verunreinigungen oder Mischungen auftreten kann.

In reinen Substanzen fällt der Schmelzbeginn mit dem eigentlichen Schmelzpunkt zusammen, da der Übergang von fest zu flüss normalerweise bei einer einzigen Temperatur erfolgt. Bei unstabilen oder legierten Stoffen kommt es jedoch oft zu einem Schmelzbereich, in dem der Zustand schrittweise von fest zu flüss übergeht. In diesem Fall entspricht der Schmelzbeginn dem unteren Rand dieses Bereichs, dem sogenannten Feststoff-Grenzpunkt oder Solidus.

Die Bestimmung des Schmelzbeginns erfolgt typischerweise durch kalorische Messungen, etwa Differentialscanningskalorimetrie (DSC) oder andere temperaturabhängige Analysemethoden. Hier wird der Anfang der endothermen Schmelzentwicklung definiert, zum Beispiel als die Temperatur, bei der eine Baseline-Tangente auf eine Verschiebung der Wärmeströmung trifft.

Beeinflussende Faktoren sind unter anderem Reinheit und chemische Zusammensetzung, Druck, Kristallorientierung, Korngröße, mechanische Vorbelastung und die Heizrate. Langsame Aufheizraten führen oft zu schmaleren Schmelzbereiche und präziseren Schmelzbeginn-Werten, während höhere Raten die Messung erschweren können.

Anwendungen finden sich in der Qualitätskontrolle, der Werkstoffkunde, der Lebensmittelchemie und der Geologie, wo der Schmelzbeginn Aufschluss über Materialeigenschaften, Reinheit oder Thermalverhalten gibt. Beispiele reichen von Ice mit Verunreinigungen bis hin zu Legierungen, deren Schmelzbeginn die Legierungseigenschaften widerspiegelt.