Eutektische Reaktion: Was ist damit gemeint?

Reaktion L → α + β, bei der beim Abkühlen aus der Schmelze gleichzeitig zwei feste Phasen kristallisieren. Im Zweistoffsystem läuft sie bei fester Temperatur und Zusammensetzung ab und erzeugt eutektische Gefüge, etwa lamellare.

Japanische Bezeichnung: 共晶反応

„Eutektische Reaktion“ kommt in 4 Übungsfragen aus 2 Themen vor, darunter Zustandsdiagramme und Hebelgesetz, Werkstoffverarbeitung und Fügen.

Fachgebiet: Zustandsdiagramme und Hebelgesetz

Selbst ausprobieren: Fragen zu Eutektische Reaktion

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?

  1. AEtwa 0,27
  2. BEtwa 0,73
  3. CEtwa 0,15
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Lösung: A. Etwa 0,27

Das Eutektikum entsteht aus der Schmelze (61,9 Massen-% Sn), die knapp oberhalb der eutektischen Temperatur noch vorhanden war und sich durch die eutektische Reaktion vollständig umwandelt. Man wendet daher das Hebelgesetz im Gebiet α + L knapp oberhalb der eutektischen Temperatur an: W_Eutektikum = W_L = (30 − 18,3)/(61,9 − 18,3) = 11,7/43,6 ≈ 0,27. Etwa 0,73 ist der Anteil des übrigen primären α; dabei wurde der Abstand auf der falschen Seite genommen. Etwa 0,15 ist der Anteil der gesamten β-Phase knapp unterhalb der eutektischen Temperatur, (30 − 18,3)/(97,8 − 18,3). Die β-Phase liegt zwar vollständig im Eutektikum, das Eutektikum enthält aber auch α, sodass die beiden Werte nicht übereinstimmen. Entscheidend bei solchen Aufgaben ist, Gefügebestandteile (Primärkristalle, Eutektikum) und Phasen (α, β) auseinanderzuhalten.

Welche Gleichung beschreibt die peritektische Reaktion? Angegeben ist jeweils die Richtung beim Abkühlen.

  1. AL → α + β
  2. Bγ → α + β
  3. CL + α → β
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Lösung: C. L + α → β

Die peritektische Reaktion ist die Reaktion L + α → β, bei der beim Abkühlen die Schmelze L mit der zuvor ausgeschiedenen festen Phase α zu einer anderen festen Phase β reagiert. Daher rührt der Name: Die neue β-Phase bildet sich so, dass sie die α-Körner umhüllt. Im Fe-C-System läuft bei etwa 1495 °C δ + L → γ ab; auch in den Systemen Cu-Zn und Cu-Sn kommt die Reaktion häufig vor. L → α + β ist die eutektische Reaktion, bei der aus der Schmelze gleichzeitig zwei feste Phasen entstehen, γ → α + β die eutektoide Reaktion, bei der aus einer festen Phase zwei feste Phasen entstehen (etwa γ → α + Fe₃C im Fe-C-System). Bei der peritektischen Reaktion umhüllt das entstandene β das α und behindert die Diffusion; bei realer Erstarrung läuft die Reaktion daher nicht vollständig ab, und häufig bleibt α zurück.

„Eutektische Reaktion“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Eutektische Reaktion“ vorkommt (4)

  1. 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?
  2. Welche Gleichung beschreibt die peritektische Reaktion? Angegeben ist jeweils die Richtung beim Abkühlen.
  3. Welche Aussage über den eutektoiden Punkt im Zustandsdiagramm Fe-Fe₃C trifft zu?
  4. Zur Herstellung von WC-Co-Hartmetall wird WC-Pulver mit Co-Pulver gemischt, gepresst und gesintert. Welche Aussage über dieses Sintern trifft zu?

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Verwandte Begriffe

Hebelgesetz Eutektoide Reaktion Perlit Sintern Gibbssche Phasenregel

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