Abb. 2. Fotos von Messing und Bronze 4. Bronze Das in Abbildung 4. rechts dargestellte Phasendiagramm zeigt die Verbindungsbildung im System Cu-Sn (Bronze). Technisch wichtig sind die Legierungen: Bronzen mit ca. 7% Sn werden für zähfeste Maschinenteile verwendet (s. Abb. 2). Bei einem Gehalt von 20-25% Sn spricht man von Glockenbronze. Diese Legierungen werden zum Glockenguß verwendet. Während sich die physikalischen Eigenschaften z. B. Kupfer zinn phasendiagramm und. die Elastitzitätsmodule in Hume-Rothery-Phasen innerhalb eines Phasenbereiches (z. dem Bereich der α-Phase) kontinuierlich ändern (Vegard'sches Gesetz), sind mit dem Wechsel der Struktur meist auch gravierende Änderungen der Eigenschaften verbunden. Die Abbildung 4. 3. zeigt hierzu z. die E-Module in Abhängigkeit vom Cu/Zn- bzw. Cu/Sn-Verhältnis. Danach sind die E-Module der γ-Phasen sowohl bei Messing als auch bei Bronze besonders hoch. Abb. E-Module von Messing (links) und Bronze (rechts) ‣ SVG 4. Weitere Bronzen Neben den Legierungen mit Zink und Zinn sind weitere Kupfersysteme technisch wichtig.
Je nach Zinkgehalt der Messing-legierung liegt diese einphasig als reine α -Legierung (bis ca. 38% Zink) oder auch zweiphasig als α - β -Legierung (~38%– 46% Zink) vor ( Abb. 1). Abb. 1: Auszug aus dem Kupfer-Zink-Phasendiagramm nach [1] Unter Korrosionsbedingungen kommt es an Messingwerkstoffen immer wieder zu Korrosionsfällen. Besonders die hoch zinkhaltigen zweiphasigen Legierungen sind dafür anfällig. Bei Schadensuntersuchungen in der Laborpraxis wurden sehr häufig die Entzinkung und die Spannungsrisskorrosion gefunden. Phasendiagramme binärer Systeme - Chemgapedia. 1 Beispiele Entzinkung Messingfittinge aus CuZn38 (Pb) zeigen nach etwa 13 Jahren Einsatz in warmem, eher weichem Wasser (< 50 °C; ca. 5 °dH–8 °dH, ca. 20 mg/l Chloride) flächige Entzinkung bis zu einer Tiefe von etwa 1, 2 mm ( Abb. 2). Bei der Entzinkung wird die zinkreichere, elektrochemisch etwas unedlere β -Phase des Gefüges selektiv aufgelöst, was dem Typus der selektiven Korrosion entspricht. Die freiwerdenden Kupferionen werden hier sehr oft wieder metallisch rückzementiert im Gefüge als kupferfarbene Ausfällung gefunden.
2 Versuch zur Erprobung der Spannungsrisskorrosionsanfälligkeit Um verschiedene Messinglegierungen in ihrem Spannungsrisskorrosionsverhalten miteinander vergleichen zu können, wurde in Anlehnung an DIN EN ISO 7539-7 ein Langsamzugversuch bei einer Dehnrate 10 -6 1/s für verschiedene wässrige Korrosionsmedien mit der in Abbildung 5 gezeigten Probenform aufgebaut sowie an ausgewählten Messinglegierungen erprobt. Dabei wurde pro untersuchtem Werkstoff immer das Langsamzugverhalten an Luft mit dem Verhalten unter Beaufschlagung der zu prüfenden Medien verglichen. Als Prüfmedien wurden Ammoniumnitrat (120 g/l, eingestellt auf pH 7, 1), Natriumsulfat (250 ppm Sulfat (SO 4 2-), eingestellt auf pH 4) sowie Natriumchlorid (2% Chlorid (Cl -), eingestellt auf pH 4) ausgewählt. Ein Auszug der untersuchten Werkstoffe sowie Ergebnisse sind in den Abbildungen 6 und 7 dargestellt. Kupfer zinn phasendiagramm b. Abb. 5: Probenform für Langsamzugversuch Abb. 6: Ergebnisse der durchgeführten Spannungsrisskorrosionsversuche als Langsamzugdiagramme an CuZn39P3 (CW614N) (links) und an CuZn38As (CW511L) (rechts) Abb.
Auf ihr liegt der sogenannte peritektischer Punkt, bei dem sich die Phasen L + und im Gleichgewicht befinden. Peritektoid Bei einem peritektoiden Phasenübergang handelt es sich ungefähr um denselben Übergang, wie bei dem Peritektikum. Allerdings spricht man von einem Peritektoid, wenn alle beteiligten Phasen im festen Zustand vorhanden sind. Somit setzen sich hier zwei feste Phasen in eine dritte feste Phase um. Intermetallische Phasen, Kap. 4.4. Der Unterschied zum Zustandsdiagramm Peritektikum liegt wiederum im Fehlen der Schmelzphase L. Die einzelnen Zustände existieren hier nur in der festen Phase. Zustandsdiagramm Werkstoffkunde mit Peritektikum und peritektoiden Punkt Merke: alle Diagramme mit "-oide" betrachten nur feste Phasen! Beliebte Inhalte aus dem Bereich Materialwissenschaften
Intermetallische Phasen, Kap. 4. 4 cr_home Metalle Nichtmetalle Strukturchemie Festkörperchemie Oxide Silicate Strukturtypen ⇦ Inhalt Kap. 1 Kap. 2 Kap. 3 Kap. 4 Kap. 5 Kap. 6 Kap. 7 Kap. 8 Lit. ⇨ Vorlesung Intermetallische Phasen 4. Hume-Rothery-Phasen (A2-B1) Die wichtigsten Beispiele für Hume-Rothery-Phasen sind die Systeme Cu-Zn (Messing) und Cu-Sn (Bronze). Nur kurz wird unten noch auf die ebenfalls technisch wichtigen Systeme Cu- X ( X =Pb, Al, Ni) eingegangen. 4. 1. Messing Das in Abbildung 4. links nochmals dargestellte Phasendiagramm zeigt die Verbindungsbildung im System Cu-Zn (Messing). Technisch wichtig sind die Legierungen in den Bereichen: ca. 20% Zn (im α-Bereich): Das sog. Rotmessing ist dehnbar und läßt sich zu Plättchen walzen, die als unechtes Blattgold verwendet werden können. Kupfer zinn phasendiagramm in mt. 20-40% Zn (im α-Bereich): Das sog. Gelbmessing ist das für Maschinenteile eingesetzte 'normale' Messing. 80% Zn (im ε-Bereich): Weißmessing ist dagegen spröde und kann nur durch Giessen verarbeitet werden.
B. Kupfer / Gold). Dadurch ergeben sich im Phasendiagramm drei Bereiche fr den festen Zustand: im Bereich α ist Stoff B in A gelst, im Bereich β A in B, und im Bereich α+β existieren zwei gesttigte feste Lsungen (A in B und B in A) nebeneinander. Khlt man eine Schmelze der Zusammensetzung x' von der Temperatur T' ab, so erscheint bei der Temperatur T liq zum erstenmal eine feste Phase, die eine Zusammensetzung von x liq aufweist (gesttigte feste Lsung von Stoff A in Stoff B). Schmelzdiagramme von Zweistoffsystemen. Bei weiterer Abkhlung verschiebt sich die Zusammensetzung der Schmelze nach links, so dass bei der Temperatur T E (die eutektische Temperatur) die Schmelze die eutektische Zusammensetzung x E aufweist. An dieser Stelle erscheint in der festen Phase zum ersten Mal auch eine feste Lsung des Stoffes B in Stoff A der Zusammensetzung x Eα; die feste Lsung von A in B weist die Zusammensetzung x Eβ auf. Khlt man die nun zur Gnze erstarrte Schmelze weiter ab, so stehen jeweils gesttigte feste Lsungen α und β im Gleichgewicht und bilden ein Gemenge der entsprechenden Kristalle.
Dadurch wird der Schmelze der Stoff B entzogen, wodurch die Zusammensetzung der Schmelze bei weiterer Abkhlung entlang der Liquiduskurve nach links wandert. Erreicht die Temperatur den Wert T sol ist die gesamte Schmelze erstarrt, die letzten sich noch bildenden Kristalle weisen eine Zusammensetzung von x' auf. Dieser Vorgang des Erstarrens setzt voraus, dass die bereits gebildeten Kristalle immer im Gleichgewicht stehen. Da neu auf den Kristallen abgeschiedene Schichten eine leicht vernderte Zusammensetzung haben (entsprechend der Soliduskurve bei der jeweiligen Temperatur), muss sich die Zusammensetzung des Kristalls durch Diffusionsvorgnge ausgleichen knnen. Dieser Ausgleich der Zusammensetzung erfolgt naturgem nur sehr langsam, was bedeutet, dass die Abkhlung extrem langsam vor sich gehen muss. Khlt man die Schmelze schneller ab, so kann die ausgleichende Diffusion nicht Schritt halten. Dadurch ist am Punkt T sol die Konzentration des Stoffes B zu hoch (Punkt b) und entsprechend in der Schmelze zu niedrig (Punkt a) - was zur Folge hat, dass die Schmelze unter den theoretischen Erstarrungspunkt T sol auf T dep abgekhlt werden muss, bis sie zur Gnze erstarrt ist.
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