Lexikon

Lichtbogenöfen gibt es mit indirekter Lichtbogenheizung wie beim Graphitstabofen und direkter Lichtbogenbeheizung wie beim Drehstrom- und Gleichstromlichtbogenofen.

Liquidustemperatur ist die Temperatur, oberhalb derer ein Werkstoff vollständig flüssig ist. Kühlt die Schmelze unter die Liquidustemperatur, beginnt die Erstarrung: erste feste Kristalle bilden sich, während der Rest noch flüssig bleibt. Vollständig fest ist der Werkstoff erst, wenn die Solidustemperatur erreicht ist. Der Bereich dazwischen heißt Erstarrungsintervall.

Liquidus, Solidus und das Erstarrungsintervall

Bei einem reinen Metall wie Eisen oder Kupfer fallen Liquidus- und Solidustemperatur zusammen: der Stoff erstarrt bei einer einzigen Temperatur, wie Wasser bei 0 °C gefriert. Bei einer Legierung liegen beide Temperaturen meist auseinander, weil sich die Zusammensetzung der Restschmelze während der Erstarrung fortlaufend verschiebt. Nur an eutektischen Zusammensetzungen, etwa bei eutektischem Gusseisen mit rund 4,3 % Kohlenstoff, fallen Liquidus- und Solidustemperatur wieder auf einen Punkt zusammen.^[1] Das Erstarrungsintervall, also der Abstand zwischen beiden Temperaturen, bestimmt maßgeblich das Fließ- und Speiseverhalten einer Gusslegierung: ein enges Intervall erstarrt schalenförmig von außen nach innen, ein breites Intervall erstarrt breiartig (breiig) über den gesamten Querschnitt, was die Speisung erschwert und das Lunkerrisiko erhöht.

Praxisteil: Wofür der Gießereitechniker Liquidus- und Solidustemperatur braucht

Für den Techniker ist die Liquidustemperatur zunächst die Mindesttemperatur, auf die eine Legierung im Ofen erwärmt werden muss, bevor sie überhaupt gießfähig ist – meist wird mit einem Sicherheitsaufschlag (Überhitzung) darüber gegossen, damit die Schmelze beim Formfüllen nicht vorzeitig erstarrt. Die Solidustemperatur wiederum markiert, ab wann ein Gussstück formstabil genug ist, um ausgeformt oder ausgeleert zu werden, ohne dass noch flüssige Restschmelze austritt. Beide Werte zusammen bestimmen zudem, ob eine Legierung sich für das Halbzeuggießen (Rheocasting, Thixocasting) im teilerstarrten Zustand eignet, und sie sind Grundlage für die Auslegung von Speisern: je breiter das Erstarrungsintervall, desto größer muss der Speiser dimensioniert werden, um Lunker im letzten erstarrenden Bereich zu vermeiden.

Liquidus- und Solidustemperaturen gängiger Gießereiwerkstoffe

Die folgenden Werte sind gerundete Richtwerte und schwanken je nach genauer Legierungszusammensetzung.

Werkstoff	Liquidustemperatur	Solidustemperatur	Erstarrungsintervall
Reineisen	1536 °C[1]	1536 °C[1]	0 K (reines Metall)
Eutektisches Gusseisen (~4,3 % C)	~1153 °C[1]	~1153 °C[1]	~0 K (eutektisch)
Untereutektisches Gusseisen (~3,2 % C)	~1200 °C[1]	~1150 °C[1]	~50 K
Aluminiumgusslegierung AlSi12 (nah eutektisch)	~577–590 °C[2]	~577 °C[2]	schmal
Messing CuZn37	920 °C[3]	902 °C[3]	18 K

Häufige Fragen zu Liquidus- und Solidustemperatur

Was ist die Solidustemperatur?

Die Solidustemperatur ist die Temperatur, bei der die Erstarrung einer Legierung abgeschlossen ist. Unterhalb dieser Temperatur liegt der Werkstoff vollständig fest vor.

Wie werden Liquidus- und Solidustemperatur gemessen?

Üblich ist die thermische Analyse: eine Probe der Schmelze wird kontrolliert abgekühlt, während die Temperatur über die Zeit aufgezeichnet wird. Beginn und Ende der Erstarrung zeigen sich als Knickpunkte oder Haltepunkte in der Abkühlkurve, weil beim Phasenübergang Erstarrungswärme freigesetzt wird.

Warum ist ein enges Erstarrungsintervall für den Gießer von Vorteil?

Ein enges Intervall führt zu gerichteter, schalenförmiger Erstarrung von der Formwand nach innen. Das lässt sich mit Speisern gut nachspeisen und ergibt ein dichteres, lunkerärmeres Gussstück als bei breiiger Erstarrung mit weitem Intervall.

Normbezug

DIN 51007 beschreibt die Grundlagen der thermischen Analyse (u. a. Differenzthermoanalyse), mit der Liquidus- und Solidustemperaturen in der betrieblichen und labortechnischen Praxis ermittelt werden.

Weiterführende Begriffe

• Abkühlung – der Vorgang, in dem Liquidus- und Solidustemperatur durchlaufen werden
• Gefüge – Ergebnis der Erstarrung zwischen Liquidus und Solidus
• Gusseisen – Werkstoffgruppe mit besonders engem Erstarrungsintervall am eutektischen Punkt

Quellen

1. maschinenbau-wissen.de: Eisen-Kohlenstoff-Diagramm, Liquiduslinie und eutektischer Punkt. Abgerufen am 27.08.2026.
2. materialmagazin.com: Aluminium-Gusslegierungen, Eutektikum Al-Si bei 577 °C. Abgerufen am 27.08.2026.
3. Deutsches Kupferinstitut: Werkstoff-Datenblätter CuZn37, Abschnitt 3.2 Solidus- und Liquidustemperatur. Abgerufen am 27.08.2026.

Lochstein nennt man den Aufnahmestein für den Ausguss.

Löten ist die Bezeichnung für das Verbinden von 2 metallischen Werkstoffen mit einem niedrigschmelzenden Lötwerkstoff. Die zu verbindenden Metallteile müssen metallisch sauber sein. Es wird zur Reinigung Lötwasser oder Lötfett eingesetzt. Als Wärmequelle dienen Lötkolben, Lötlampen oder Brennerflammen. Bei industrieller Anwendung werden Induktionswärme und elektrisch beheizte Durchlauföfen eingesetzt.

Lunker entstehen beim Erstarren einer Schmelze durch Volumenabnahme. Durch geeignete Formausbildung sollte die Lunkerung nicht im Gussstück sondern im Einguss oder Steiger erfolgen. Mit Hilfe von Lunkerpulver kann eine exotherme Speiserbeheizung erfolgen.

Lunker sind unerwünschte Hohlräume, die während des Erstarrungsprozesses beim Gießen von Metallen entstehen und häufig zu Qualitätsmängeln oder Festigkeitsverlusten im fertigen Bauteil führen können.

Entstehung und Ursachen von Lunkern

Bei der Erstarrung und Abkühlung von geschmolzenen Metallen kommt es oft zu Volumenänderungen, welche zur Ausbildung von Lunkern führen können. Hauptursachen sind unter anderem Schrumpfung des Materials, schlechte Gießtechnik, mangelhafte Formfüllung sowie ungeeignete Parameter bei der Gießgeschwindigkeit oder Temperaturführung. Lunker bilden sich bevorzugt dort, wo zuletzt Material erstarrt und kein flüssiges Metall mehr zur Kompensation des Volumenverlustes nachfließen kann.

Typische Arten von Lunkern

Lunker kommen hauptsächlich in Form von Außen- oder Innenlunkern vor. Außenlunker entstehen an der Oberfläche der Gussteile und sind daher besonders leicht zu erkennen. Innenlunker hingegen bilden verborgene Hohlräume innerhalb eines Gussteils, treten bevorzugt in massiveren und dickwandigen Bereichen auf und können die strukturelle Festigkeit erheblich beeinflussen. Auch sogenannte Mikrolunker existieren, die als sehr kleine Poren das Werkstück schwächen, allerdings nur mit speziellen Prüfverfahren nachweisbar sind.

Vermeidung von Lunkern in der Gießereipraxis

Zur Vermeidung von Lunkern setzen Gießereien gezielt technische und konstruktive Maßnahmen ein. Darunter fallen beispielsweise der Einsatz spezieler Speiser-Systeme, höheren Druck bei Druckgussverfahren, geeignete Formgestaltung sowie Schwankungen der Erstarrungsphase minimierende Temperaturregelungen. Moderne Simulationstechniken unterstützen zudem dabei, bereits im Vorfeld potenzielle Lunkerstellen zu identifizieren und diese effektiv zu vermeiden.

Magnesiumschmelze wird in Stahltiegeln hergestellt. Die größte Anwendung ist in Druckguss-Gießereien. Die Öfen werden widerstands- oder brennstoffbeheizt angeboten. In Recyclingbetrieben mit Jahresdurchsätzen > ca. 3.000 t/a und Abmessungen des Schrotts von ca. 500 x 200 x 50, wird der induktiv beheizte Stahltiegelofen von ABB erfolgreich angewendet. Diese Öfen werden mit Fassungsvermögen von ca. 800 kg mit 400 kW und 1.500 kg mit 560 kW angeboten. Keramisch zugestellte Magnesiumöfen haben sich wegen der starken Verunreinigungen (Dross) nicht beim Recyclen bewährt. In den USA werden Öfen mit 7 und 10 t Magnesium keramisch zugestellt betrieben. Hierbei wird aber mit 1/3 Sumpf und chargierten Masseln gearbeitet. Die Masseln sind aus russischer und chinesischer Produktion mit Verunreinigungen, die in diesen Öfen „ausgebracht“ werden. Die Öfen müssen ständig betrieben werden, da die Stampfmasse nicht auskühlen darf.

Magnetkran ist ein Hilfsmittel zum Transport von magnetischem Schmelzgut von einem Punkt zu einem anderen. Er wird zum Gattieren und Chargieren eingesetzt. Beim Betrieb ist auf grösste Sicherheit zu achten, damit nicht unvorhersehbar magnetische Hilfsmittel wie Löffel und Stangen angezogen und damit zur Unfallgefahr werden. Die max. „Anzugsgewichte“ sind streng einzuhalten, damit nicht während des Betriebes Gefahren auftreten können.

Meehanite-Gußeisen ist eine geschützte Markenbezeichnung der Meehanite-Metall Corporation für einen Werkstoff/Gußeisen, der Schmelz-, gieß-, form- und wärmebehandlungstechnisch hochentwickelt worden ist. Die Grundlage bildet ein im Jahre 1922 in den USA an A. F. Meehan erteiltes Patent, das sich im Wesentlichen auf ein spezielles Impfverfahren auf CaSi-Basis zur Erzielung eines sehr feinen Graphits im Gefüge erstreckte.

Maschinenguss wird das Herstellen von Gussstücken für den Maschinenbau genannt.