Kristallgitterbildung

Bei metallischen Werkstoffen geschieht die Kristallgitterbildung in mehreren Schritten während des Erkaltens der Schmelze. Liegt die Temperatur der Schmelze über der Erstarrungstemperatur, so bewegen sich die einzelnen Metallatome in der Schmelze regellos und unabhängig voneinander. Sobald die Erstarrungstemperatur erreicht ist, beginnen die Metallatome, erste Zusammenlagerungen zu bilden, schon hier ist das werkstofftypische Kristallgitter zu beobachten. An diese Kristallisationskeime lagern sich nach und nach immer weitere Metallatome an und führen so die Kristallgitterstruktur weiter. Da die Metallatome bei der Anlagerung an das Kristallgitter kinetische Energie abgeben, bleibt die Temperatur der Schmelze während dieses Prozess gleich, und es kommt zu keiner nennenswerten weiteren Abkühlung. In der Endphase der Erstarrung treffen die bisher räumlich getrennt wachsenden Kristalle schließlich aufeinander und es kommt zu unregelmäßigen Begrenzungsflächen der einzelnen Kristalle. Das Kristallwachstum endet durch den Mangel an Platz und verfügbaren Metallatomen. Im Grenzbereich kommt es durch die Unregelmäßigkeiten der einzelnen Kristallgrenzen zur Bildung einer ungeordneten Begrenzungsschicht, die auch Korngrenze genannt wird. Sie besteht aus Metallatomen, die nicht in das Kristallgitter integriert werden konnten und Fremdatomen aus der Schmelze. Sind auch die letzten Metallatome gebunden, so ist die vollständige Erstarrung erreicht. Das Gefüge des Werkstoffes ist nun vollständig ausgeprägt und die Abkühlung des erstarrten Werkstoffkörpers setzt sich fort.