Zustandsdiagramme und Hebelgesetz

Welches binäre System ist ein typisches Beispiel für ein Zustandsdiagramm mit vollständiger Mischbarkeit im flüssigen wie im festen Zustand über alle Zusammensetzungen?

  1. ADas Pb-Sn-System
  2. BDas Cu-Ni-System
  3. CDas Fe-C-System
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Lösung: B. Das Cu-Ni-System

Cu und Ni haben beide eine kfz-Struktur, ihre Atomradien unterscheiden sich nur um etwa 2 %, und auch Elektronegativität und Wertigkeit sind ähnlich. Damit erfüllen sie die Hume-Rothery-Regeln und bilden über alle Zusammensetzungen Substitutionsmischkristalle. Das Zustandsdiagramm zeigt vollständige Mischbarkeit mit einem linsenförmigen Zweiphasengebiet, das von den beiden Kurven Liquiduslinie und Soliduslinie eingeschlossen wird. Im Pb-Sn-System ist die Löslichkeit im festen Zustand begrenzt; es ist ein typisches eutektisches System mit dem eutektischen Punkt bei 183 °C. Im Fe-C-System wird der Kohlenstoff auf Zwischengitterplätzen eingelagert und ist nur wenig löslich; das Zustandsdiagramm ist kompliziert und enthält eutektische, eutektoide und peritektische Reaktionen.

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  2. Im Pb-Sn-System seien die eutektische Temperatur 183 °C und die eutektische Zusammensetzung 61,9 Massen-% Sn; bei dieser Temperatur habe die α-Phase 18,3 Massen-% Sn und die β-Phase 97,8 Massen-% Sn. Eine Legierung mit 30 Massen-% Sn wird im Gleichgewicht bis knapp unter die eutektische Temperatur abgekühlt. Welcher Wert kommt dem Massenanteil des Eutektikums am Gefüge am nächsten?
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