Gefüge
Dendriten und ihre Entstehung
Allgemein sind unter Dendriten gerichtet erstarrte
Kristallite mit tannenbaumartiger Struktur zu verstehen. Bei der Erstarrung der Schmelze
bildet sich zuerst ein sogenannter Stamm. Von hier aus wachsen kleinere Seitenverzweigungen
in die Schmelze und die interdendritischen Räume. Die zuerst gebildete Dendritenebene
ist legierungsärmer als die im weiteren Verlauf entstehenden Dendritenarme und
die erstarrte Schmelze in den Resterstarrungsfeldern (interdendritischer Raum). In
Abhängigkeit von der Entstehungsebene wird bei der Definition von dendritischen
Kristallen zwischen primären, sekundären und tertiären Armen unterschieden.
Im Laufe der weiteren Abkühlung der Schmelze dehnen sich diese Gebilde immer weiter
aus bis sie aneinanderstoßen und die Schmelze erstarrt ist. Am Ende sind tannenbaumartige
Kristalle entstanden. Man unterscheidet zwischen gerichteten, orientierten und ungerichteten
Dendriten. Die jeweilige Ausbildungsform und Anordnung im Erstarrungsgefüge ist
von den Abkühlbedingungen (Bedingungen des Wärmetransports) abhängig.
Bildung von Dendriten :
Abkühlbedingungen und der Grad an Verunreinigungen
und/oder Legierungselementen beeinflussen die Bildung von Dendriten. Verunreinigungen,
Legierungs- und Spurenelemente können sich in der Restschmelze bzw. vor der Erstarrungsfront
anreichern und die Erstarrungstemperatur absenken. Die Wärmeleitung in der festen
und der flüssigen Phase spielt eine wesentliche Rolle bei der Entstehung von Dendriten
und deren Wachstum. Erstarrungsvorgänge verlaufen unter Freisetzung von Wärme
ab (exothermer Vorgang). Die bei der Erstarrung freigesetzte Wärme kann entweder
über die Schmelze oder über den erstarrten und wachsenden Kristall abgeführt
werden.
1. Temperatur im Kristall ist niedriger als in der
Schmelze.
Wird die Wärme über den Kristall abgeführt,
so bleibt die Erstarrungsfront eben - glattwandige Erstarrung. Es werden keine Dendriten
gebildet.
Grund: Wenn ein Kristall an der Erstarrungsfront hinaus
in die Restschmelze wächst, so bildet er sich aufgrund der höheren Umgebungstemperatur
wieder zurück (wird quasi wieder eingeschmolzen).
2. Temperatur in der Schmelze ist niedriger als
im Kristall.
In den Fällen in denen die Wärme über
die Schmelze abgeleitet wird (bei starker Unterkühlung der Schmelze), wachsen
von der Erstarrungsfront ausgehend lange Kristalle und bilden hier die Dendriten. Die
Erstarrungsfront ist uneben - dendritische Erstarrung.
Grund: Wenn ein Kristall über die Erstarrungsfront
hinaus in die Restschmelze wächst, so kristallisiert an ihm die kalte Schmelze
und er kann schnell, oft unter Verzweigung in alle Richtungen, weiter wachsen.