🧪 Binäres Legierungs-Phasendiagramm — Eutektikum & Erstarrung

Eine untereutektische Legierung (Zusammensetzung links vom eutektischen Punkt) überschreitet beim Abkühlen zuerst die Liquidus-Linie und bildet Keime für primäre Alpha-Phasen-Kristalle. Mit sinkender Temperatur wird die verbleibende Flüssigkeit zunehmend reicher an Komponente B und folgt der Liquidus-Kurve in Richtung der eutektischen Zusammensetzung. Erreicht die Temperatur die eutektische Isotherme, erstarrt die verbleibende Flüssigkeit — nun bei der eutektischen Zusammensetzung — gleichzeitig zu einem feinen lamellaren Gemisch aus Alpha- und Beta-Phase.

Klassische Beispiele sind Blei-Zinn (Pb-Sn, Eutektikum bei 61,9 Gew.% Sn, 183 °C — das Rückgrat des traditionellen Elektroniklots), Silber-Kupfer (Ag-Cu, Eutektikum bei 28,1 Gew.% Cu, 779 °C — verwendet als Silberhartlot) und Wismut-Zinn (Bi-Sn, Eutektikum bei 57 Gew.% Bi, 139 °C — ein Niedrigtemperaturlot für temperaturempfindliche Anwendungen). Modernes bleifreies SAC305-Lot (Sn-Ag-Cu) ist ein ternäres Nahezu-Eutektikum.

Langsame Gleichgewichtsabkühlung gibt Atomen Zeit zur Diffusion und erzeugt grobes lamellares Gefüge mit abwechselnd breiten Platten aus Alpha- und Beta-Phase. Rasches Abschrecken unterdrückt die Diffusion und erzeugt feine lamellare oder sogar amorphe (glasartige) Strukturen. Sehr schnelles Abschrecken kann übersättigte feste Lösungen erzeugen — die Grundlage rasch erstarrter Aluminiumlegierungen in Flugzeugen, bei denen das feine Gefüge Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit deutlich verbessert.

Eine übereutektische Legierung hat eine Zusammensetzung rechts vom eutektischen Punkt (mehr von Komponente B). Beim Abkühlen scheidet sie zuerst primäre Beta-Phasen-Kristalle aus, während sich die Flüssigkeit auf die eutektische Zusammensetzung zubewegt. Sowohl unter- als auch übereutektische Legierungen erzeugen letztlich eutektisches Gefüge in der verbleibenden Flüssigkeit — der Unterschied liegt nur darin, welche Primärphase zuerst ausscheidet und in welchem Anteil sie im Endgefüge erscheint.

In einem isomorphen System (wie Kupfer-Nickel) sind die beiden Komponenten sowohl in flüssiger als auch fester Phase vollständig mischbar, sodass es keine Zweifeststoff-Region und keinen eutektischen Punkt gibt — nur ein linsenförmiges Zweiphasengebiet zwischen Liquidus- und Solidus-Kurve. Der hier gezeigte eutektische Typ hat begrenzte Feststofflöslichkeit; die beiden Komponenten können sich nur teilweise ineinander lösen, was zur charakteristischen V-förmigen Liquidus-Kurve und zur eutektischen Reaktion führt.

Ja. Bewege den Regler für die eutektische Zusammensetzung (x_E) von 50 % weg, um ein asymmetrisches System zu erzeugen, bei dem der eutektische Punkt näher an einer der reinen Komponenten liegt. Dies entspricht den meisten realen eutektischen Systemen: Das Pb-Sn-Eutektikum bei 61,9 Gew.% Sn ist stark asymmetrisch, ebenso wie das Al-Si-Eutektikum bei 12,6 Gew.% Si, das die Grundlage gegossener Aluminiumlegierungen für Motorblöcke bildet.

Die orangefarbene gestrichelte Linie verfolgt, wie sich der Zustand einer einzelnen Legierung (bei einer Zusammensetzung, die du per Klick festlegen kannst) beim Abkühlen von oberhalb der Liquidus-Linie entwickelt. Im flüssigen Bereich verläuft der Pfad senkrecht nach unten. Beim Überschreiten der Liquidus-Linie folgt die Zusammensetzung der verbleibenden Flüssigkeit der Liquidus-Kurve (in Richtung des eutektischen Punkts), während die Gesamtzusammensetzung fest bleibt — der Pfad scheint sich daher zu krümmen. An der eutektischen Isotherme erstarrt die verbleibende Flüssigkeit vollständig bei konstanter Temperatur.