Phosphideutektikum

Gefügebestandteil in grauen Gusseisenlegierungen, auch Steadit genannt.

Durch höhere Phosphorgehalte im Gusseisen mit Lamellengrafit tritt das ternäre Phosphideutektikum hier häufiger auf als in Gusseisen mit Kugelgrafit. Von einem Fehler wird erst dann gesprochen, wenn Steadit nicht gewollt als zusammenhängendes Netz (z. B. bei verschleißfestem Gusseisen wie in Bild 2), sondern vereinzelt oder angehäuft in Zwickeln vorliegt (Bild 1).

Das Phosphideutektikum kann nur im metallographischen Schliff nach einer Ätzung sichtbar gemacht werden; es liegt dann als helle Phase vor, bei ferritischem Grundgefüge meist eingebettet in Perlitreste. Die Kugelausbildung bei Gusseisen mit Kugelgrafit ist im Bereich des Steadit gestört.

Das ternäre Phosphideutektikum besteht nach der Erstarrung aus drei Phasen: Eisenphosphid (Fe3P), Zementit (Fe3C) und Austenit (γ-MK), d. h. aus 41 % Fe3P+ 30 % Fe3C + 29 % γ-MK, der eutektische Punkt liegt bei 90,7 % Fe + 6,9 % P + 2,4 % C. Die beiden harten Bestandteile Fe3P und Fe3C (Bilder 3 und 4) können das Verschleißverhalten bei Gusseisen verbessern. Dabei ist es aber notwendig, dass das Phosphideutektikum in einer geeigneten Anordnung im Gefüge vorliegt. Als günstigste Ausbildungsform sieht man hierbei ein gleichmäßig zusammenhängendes Netzwerk an. Angehäufte Zwickel sind ungünstig.

Die ausgeprägte Seigerung des Phosphors (Bild 5) ist die Ursache für die Ausbildung dieses ternären Phosphideutektikums welches bei 952 °C erstarrt. Es wird trotz einer Löslichkeit von 1,1 % Phosphor im Austenit bereits dann gebildet, wenn die Legierung 0,1 % Phosphor enthält. Die kritische Konzentration ist abhängig von den Abkühlungsbedingungen bei der Erstarrung.

Das Phosphideutektikum bildet im Gefüge harte Einschlüsse, es ist die zuletzt erstarrende Restschmelze, die sich den Konturen der vorher erstarrten Gefügebestandteile (Dendriten, eutektische Körner) anpassen muss und daher im Gefüge die Form eines Netzwerkes annimmt. Das im Schliffgefüge als helle Phase ausgeschiedene Phosphideutektikum stellt meist nur die Phosphidphase des Eutektikums dar, während der Austenitanteil des Phosphideutektikums kaum erfassbar ist, da er sich an den schon vorhandenen Austenit anlagert.

Bei hohen Sättigungsgrad und langsamer Abkühlung kann das Phosphideutektikum auch nach dem stabilen System erstarren. Es bildet sich anstelle von Eisenkarbid dann Grafit. Dieser lagert sich an den bestehenden Graphitlamellen an, so dass in diesem Fall das Phosphideutektikum nur aus Eisenphosphid und zerfallenem Austenit besteht und deshalb pseudobinäres Phosphideutektikum genannt wird.

Erläuterung (Bild 5):
SE = Sekundärelektronenbild (REM-Aufnahme). Helle Bereiche entsprechen einer Anreicherung des jeweiligen Elementes.

Beispiele (Bild 5):
1. Bildreihe, 2. Bild von links; der helle Bereich entspricht Kohlenstoff, also im vorliegenden Fall dem Grafit, oder 1. Bildreihe, rechtes Bild; starke Siliziumanreicherung um die Grafitkugel, oder 2. Bildreihe, linkes Bild; starke Phosphoranreicherung, d. h. im vorliegenden Fall Phosphideutektikum. Deutlich wird im Bereich des Phosphideutektikums auch die Anreicherung der Elemente Titan, Vanadium und Mangan sichtbar.

Zurück zur Übersicht