Einlagerungsmischkristall

Mischkristall mit interstitiell gelösten Atomen.

Nichtmetallatome mit einem Atomdurchmesser d können in einem Wirtsgitter mit Metallatomen vom Durchmesser D  bei einem Verhältnis von D/d < 0,41 in die Zwischengitterplätze eingelagert werden (Bild 1).

Da nur wenige Zwischengitterplätze besetzt werden können, ist die Löslichkeit im Allgemeinen sehr gering und unter 1 %. Außerdem ist die Einlagerungsfähigkeit aufgrund der Gitterverzerrung und der damit verbundenen Spannungen stark begrenzt. Sie beträgt zum Beispiel bei der Verbindung Eisen-Kohlenstoff je nach Temperatur 0,10 % (δ-Mischkristall), 2,06 % (γ-Mischkristall) oder 0,02 % (α-Mischkristall). Das bedeutet, dass z.B. in einem α-Mischkristall maximal 0,02 % Kohlenstoff (bei 723 °C) gelöst werden können.

Kleine Atome wie Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Bor sind die technisch wichtigsten Elemente, die einen Einlagerungsmischkristall hervorrufen. Die Diffusionsfähigkeit nimmt mit fallender Temperatur in der Regel sehr stark ab. Ändert sich beim schnellen Abkühlen die Gittermodifikation, so dass eine Gitterstruktur mit einer geringeren Löslichkeit für das eingelagerte Element besteht (wie z. B. beim Eisen), entstehen starke Gitterverzerrungen, d.h. hohe Härten. Diese Vorgänge spielen bei der Umwandlungshärtung (s. auch Verfestigungsmechanismen) eine entscheidende Rolle.

Wichtige Vertreter der Einlagerungsmischkristalle sind Fe-C, WC, Ti2H oder Fe2N.

Weiterführende Stichworte:
Mischkristall
Substitutionsmischkristall

Literatur:

www.wikichemie.de/web/band2_5-2-3-2.php

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