Solidifikationsbereich

Solidifikationsbereich, in der Werkstoffkunde auch als Erstarrungsbereich bezeichnet, beschreibt den Temperaturbereich, in dem ein Schmelzsystem beim Abkühlen von flüssig zu fest übergeht. Er ergibt sich aus der Differenz zwischen dem Liquidustemperaturpunkt (Liquidus) und dem Solidustemperaturpunkt (Solidus). Bei reinen Metallen ist der Solidifikationsbereich null, da Liquidus und Solidus identisch sind; bei Legierungen besteht ein endlicher Bereich, der vom Legierungsgehalt abhängt.

Die Breite des Solidifikationsbereichs wird durch das Phasendiagramm der Legierung bestimmt. Große Bereiche gehen oft mit einer ausgedehnten Mushy-Zone, einer groben Dendritenstruktur und Neigungen zur Segregation einher. Zudem steigt das Risiko von Porosität, Lunkerbildung und Rissen während der Erstarrung. In eutektischen Systemen schneiden sich Liquidus- und Soliduslinie bei einer bestimmten Temperatur, wodurch der Bereich minimal wird; in anderen Systemen kann er deutlich größer sein.

Praktisch hat der Solidifikationsbereich Einfluss auf die Gussqualität und das Gefüge. Ein kleiner Bereich begünstigt feine, homogene Mikrostrukturen; ein größerer Bereich begünstigt Segregationen und Poren. Die Größe lässt sich durch Zusammensetzung, Abkühlgeschwindigkeit und Wärmebehandlung beeinflussen. Methoden zur Bestimmung umfassen Phasendiagrammanalysen, DSC-Messungen oder Abkühlversuche, bei denen Liquidus- und Soliduspunkte abgelesen bzw. bestimmt werden.