Metalle: Eigenschaften

Erhitzt man ein Metall immer mehr, wird es irgendwann schmelzen. Bei elementaren Metallen und eutektischen Legierungen gibt es eine bestimmte Temperatur, unterhalb der das Metall fest und oberhalb flüssig ist. Diese Temperatur nennt man Schmelztemperatur (Schmelzpunkt). Kühlt eine Metallschmelze ab, erstarrt sie ebenfalls bei einer bestimmten Temperatur, der Erstarrungstemperatur (Erstarrungspunkt). Schmelz- und Erstarrungstemperatur sind identisch [9], [33].

Im Zeitverlauf des Schmelz- und des Erstarrungsvorgangs lässt sich bei den Prozessen eine Haltezeit der Temperatur beobachten. Wenn das Metall beim Aufheizen zu schmelzen beginnt, bleibt die gemessene Temperatur in der Schmelze konstant. Sie steigt erst weiter an, wenn das komplette Metall in den flüssigen Zustand übergegangen ist. Beim Erstarren tritt die Haltezeit auf, wenn sich die ersten Kristalle abscheiden. Die Temperatur fällt erst nach vollständiger Erstarrung weiter ab. Beim Schmelzen wird die Gitterstruktur des Metalls aufgelöst. Dies ist eine endotherme Reaktion, verbraucht also Energie. Daher bleibt die Temperatur beim Aufschmelzen eine Zeitlang konstant. Die zugeführte Energie wird in dieser Phase zum Aufbrechen der metallischen Bindungen verbraucht und nicht zur Temperaturerhöhung. Erst wenn alle metallischen Bindungen aufgebrochen sind, steigt die Temperatur weiter an. Beim Erstarren wird dieselbe Energiemenge wieder freigegeben. Die Bildung des Kristallgitters setzt Energie frei, ist also exotherm. Daher bleibt die Temperatur konstant, bis alle Kristalle gebildet sind. Erst dann sinkt die Temperatur weiter ab.