Gleichgewichtstemperatur

Temperatur der Tiegelreaktion, welche reversibel ist und bei der sich die an der Reaktion beteiligten Partner im Gleichgewicht befinden. Bei Eisen-Kohlenstoff-Legierungen und in Gegenwart von Silizium und Sauerstoff läuft sie nach folgender chemischen Gleichung (Glg. 1) ab:

Glg 1:
SiO_2 + 2C leftrightarrow Si + 2CO

Wenn unterhalb der C/Si-Isotherme (Gleichgewichtstemperatur TG) feste Kieselsäure ausfällt, entsteht Dross. Für die bei Gusseisen mit Kugelgrafit üblichen Kohlenstoff- und Siliziumgehalten von ca. 3,5 bis 4,0 % C und ca. 1,5 bis 3,0 % Si liegen die C/Si-Isothermen zwischen 1400 und 1440 ° C.

Steigende Siliziumgehalte erhöhen TG, steigende C-Gehalte senken sie. Dabei bestimmt Silizium bei Temperaturen unter und um TG den Sauerstoffgehalt der Schmelze durch Kieselsäurebildung (Selbstdesoxidation mit Silizium), Silizium brennt ab und bildet SiO2 welches in die Schlackenphase übergeht.

Bei Temperaturen über TG dominiert Kohlenstoff den Sauerstoffgehalt der Schmelze; SiO2 wird unter {CO}-Bildung reduziert, d. h. Silizium nimmt in der Schmelze zu. Durch die Verzögerung der Phasenbildung setzt die CO-Bildung verspätet ein, d. h. erst bei der so genannten Kochtemperatur TK. Für einen sauer zugestellten Induktionstiegelofen besteht nach K. Orths, W. Weis und M. Lampic folgender Zusammenhang zwischen der Gleichgewichtstemperatur TG und der effektiven Kochtemperatur TK (Glg. 2):

Glg. 2:
TK(^circ C) = 0,7866 cdot TG(^circ C) + 362

Bild 1
zeigt für die Gleichgewichtstemperatur eine Beziehung zwischen dem Kohlenstoff- und Siliziumgehalt, Bild 2 die freie Reaktionsenthalpie für die C- und Si-Oxidation.

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