Schmelzbereich

Der Schmelzbereich bezeichnet in der Materialwissenschaft das Temperaturfenster, in dem eine Substanz beim Erhitzen vom festen in den flüssigen Zustand übergeht. Dieses Fenster wird von zwei Grenztemperaturen bestimmt: der Solidustemperatur (Beginn des Schmelzens) und der Liquidustemperatur (vollständiges Schmelzen). Im Schmelzbereich befinden sich Feststoff und Flüssigkeit gleichzeitig im Gleichgewicht.

Bei reinen Substanzen entspricht die Schmelztemperatur dem Schmelzpunkt, der als Einzelpunkt im Phasenverlauf erscheint. Bei Legierungen oder Verunreinigungen erstreckt sich der Schmelzbereich über eine Spanne. Ursachen sind unterschiedliche Zusammensetzung, Mikrostruktur sowie phase- bzw. eutektische bzw. peritektische Reaktionen, die das Schmelzen verzögern oder beschleunigen und charakteristische Merkmale im Phasendiagramm erzeugen.

Die Bestimmung des Schmelzbereichs erfolgt durch verschiedene Mess- und Analysemethoden. Wichtige Techniken sind die differenzielle Thermanalyse (DTA) bzw. differenzielle scanning calorimetrie (DSC) sowie die Hot-Stage-Mikroskopie, bei der der Probenverlauf direkt beobachtet wird. Aus den Messungen lässt sich der Beginn des Schmelzens (Solidus) und das vollständige Auflösen (Liquidus) ableiten.

Anwendungen des Begriffs finden sich in der Metallurgie, Legierungsentwicklung, Schweiß- und Löttechnik sowie in der Keramikherstellung. Der Schmelzbereich liefert wichtige Hinweise auf Reinheit, Mischungsverhältnis, Verarbeitungstemperaturen und Qualitätskontrollen, etwa bei der Bestimmung geeigneter Schweiß- oder Lötparameter sowie bei der Auslegung von Wärmebehandlungen.