Liste von Legierungselementen

Dies ist eine unvollständige Liste von Legierungselementen und ihrer erwünschten (positiven) als auch unerwünschten (negativen) Wirkungen auf das jeweilige Basismetall:

Legierungs-element legierterStoffEinfluss / BemerkungAluminiumAlEisen, bzw.StahlAluminium ist ein starkes Desoxidationsmittel zur Stahlberuhigung. Es bildet mit Stickstoff Nitride (Nitrierstahl) und erhöht die Zunderbeständigkeit in hitzebeständigen Stählen. Durch Erhöhung der Koerzitivkraft wird es in Dauermagnetlegierungen verwendet.AluminiumAlMagnesiumFestigkeitssteigerung. Von den Magnesiumlegierungen gelten MgAl als wichtigste Gruppe.ArsenAsKupferArsen bildet als Weißkupfer einen Silberersatz, ist jedoch giftig.BerylliumBeEisen, bzw.Stahlpositiv Beryllium schnürt das γ-Gebiet (Austenit) ab; wirkt als starkes Desoxidationsmittel; erhöht die Ausscheidungshärtung. negativ Beryllium senkt die Zähigkeit.BerylliumBeKupferBeryllium erhöht die Elastizität und Ermüdungsbeständigkeit. Uhrfedern aus dieser Legierung halten daher eine viel größere Zahl von Lastwechseln aus als Stahlfedern. Zudem ist diese Legierung kaum magnetisierbar.

Als Legierungszusatz ermöglicht es die Herstellung funkenfreier Werkzeuge im Kohlebergbau.BerylliumBeNickelBeryllium erhöht stark die Härte und Korrosionsbeständigkeit.BerylliumBeMagnesiumBeryllium verringert die Brandneigung (Oxidation) von Magnesiumschmelzen.BleiPballgemeinpositiv Geringe Mengen Blei (bis 2 %) erhöhen die Zerspanbarkeit. Wird in verschiedenen Legierungen zu diesem Zweck zugesetzt. Diese werden allgemein als Automatenlegierung bezeichnet, beispielsweise Automatenstahl. negativ Gesundheitliche Probleme und gesetzliche Beschränkungen.BleiPbKupferBleibronzen werden als Lagermetall für Verbrennungsmotoren verwendet.BorBEisen, bzw.Stahlpositiv Bor ist ein starker Neutronen-Absorber und findet bei der Herstellung von Stählen für den Atomkraftwerksbau Anwendung. Es erhöht Streckgrenze und Festigkeit. negativ Bor senkt die Korrosionsbeständigkeit. Es vermindert bei Gusseisen mit Kugelgraphit die Perlitisierung, bildet bei Gehalten über 0,001 % Carbide und führt damit zur Versprödung.BorBAluminiumErhöht die elektrische Leitfähigkeit in Aluminiumlegierungen. Verfeinert in Verbindung mit Titan das Korngefüge.CerCeEisen, bzw.Stahlpositiv Cer ist ein starkes Desoxidationsmittel und erhöht die Zunderbeständigkeit. Bei Gusseisen mit Kugelgraphit fördert es die Bildung von Kugelgraphit. Achtung Cer-Eisen-Legierungen (bis 30 % Eisen) sind pyrophor.ChromCrEisen, bzw.Stahlpositiv Chrom steigert Verschleißfestigkeit, Warmfestigkeit und Zunderbeständigkeit. Als Carbidbildner (Chromcarbid) steigert es stark die Zugfestigkeit. Ab 12,2 % Massengehalt steigert es die Korrosionsbeständigkeit (nichtrostender Stahl). Es wirkt Ferrit-stabilisierend, bei geringen Zugaben weitet es aber auch das Austenit-Gebiet zu niedrigeren Temperaturen aus. negativ Chrom verringert die Kerbschlagarbeit und Schweißeignung, senkt Wärme- und elektrische Leitfähigkeit, Haltepunkt A1 wird stark (um 20 bis 30 K je 1 % Cr, jedoch nur bis 3 %) nach oben verschoben.

Chrom senkt stark die kritische Abkühlgeschwindigkeit.KohlenstoffCEisen, bzw.Stahlpositiv Kohlenstoff senkt den Schmelzpunkt, erhöht durch Zementit-(Fe3C)-Bildung Härte und Zugfestigkeit. Stahl lässt sich erst ab einem Gehalt von 0,2 % härten. negativ Kohlenstoff erhöht bei höheren Gehalten die Sprödigkeit und senkt deshalb Schmiedbarkeit, Schweißeignung, Bruchdehnung und Kerbschlagarbeit.

Siehe auch: KohlenstoffstahlKupferCuAluminiumpositiv Kupfer erhöht die Härte und Festigkeit deutlich, es entsteht durch Ausscheidungshärtung die Legierung Duraluminium. Hauptlegierungselement in Aluminium-Kupfer-Legierungen, und als Zusatz in vielen weiteren.

negativ Erhöht die KorrosionKupferCuEisen, bzw.StahlPositivKupfer erhöht die Witterungsbeständigkeit. In Bau- und Qualitätsstählen werden 0,2 – 0,35 % Kupfer hinzulegiert, um die Rostbeständigkeit zu steigern.:Außerdem kann in Chrom-Nickel-Stählen durch Cu-Konzentrationen von 1–2 % die Beständigkeit gegen Salz- und Schwefelsäure erhöht werden. negativBei der Warmverarbeitung von kupferhaltigen Stählen kann an der Oberfläche angereichertes Kupfer unter Wirkung von Zugspannungen in die Korngrenzen eindringen und zu Oberflächenrissen führenKupferCuGoldpositiv Kupfer erhöht die Härte und elektrische Leitfähigkeit, verändert den Farbton (dunkler, rötlicher), zudem ist die Legierung billiger als reines Gold. negativ Kupfer senkt die Korrosionsbeständigkeit.KupferCuZinkKupfer verbessert das Kriechverhalten, erhöht die Dauerfestigkeit und zusammen mit Blei die Zerspanbarkeit.MagnesiumMgEisen, bzw.StahlDesoxidations- und Entschwefelungsmittel. In Gusseisen erzeugt Magnesium Kugelgraphit.MagnesiumMgAluminiumErhöht zusammen mit Mangan die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.ManganMnEisen, bzw.Stahlpositiv Mangan bildet tropfenförmige, höherschmelzende MnS-FeS-Mischsulfide, die die Rotbruch-Neigung mindern. negativ Der Haltepunkt A1 wird um 10 K je 1 % Mn nach unten verschoben.ManganMnMagnesiumMangan erhöht die Korrosionsbeständigkeit.ManganMnAluminiumErhöht die Festigkeit. Siehe Aluminium-Mangan-Legierung.MolybdänMoEisen, bzw.Stahlpositiv Molybdän verbessert Härtbarkeit und Zugfestigkeit. Wichtiges Legierungselement in vielen Schnellarbeitsstählen. negativ Molybdän verschiebt den Haltepunkt A1 schwach nach oben, senkt Schmiedbarkeit und Dehnung.NickelNiEisen, bzw.Stahlpositiv Nickel erhöht bei Baustählen die Streckgrenze und Kerbschlagzähigkeit und bei Einsatzstählen sowie bei Vergütungsstählen die Zähigkeit, erweitert das γ-Gebiet und bewirkt dadurch in korrosions- und zunderbeständigen Chrom-Nickel-Stählen die Austenitstruktur. Hohe Nickelgehalte im Invar bewirken kleine oder zum Teil negative Wärmeausdehnungskoeffizienten. negativ Nickel senkt den Haltepunkt A1 um 10 K je 1 % Ni nach unten.PhosphorPEisen, bzw.Stahlpositiv Phosphor erhöht Zugfestigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit, Spanbarkeit und Gießbarkeit. Wird in manchen Stahlgusssorten und Automatenstahl bewusst zulegiert. negativ Phosphor verschiebt den Haltepunkt A1 schwach nach oben und sorgt für eine starke Abschnürung des Gamma-Gebietes, was zu einer Erhöhung der Seigerung führt. Schon geringste Mengen erhöhen die Empfindlichkeit gegen Anlassversprödung.SchwefelSEisen, bzw.Stahlpositiv Schwefel erhöht die Zerspanbarkeit, vor allem zusammen mit Mangan, mit dem es Mangan(II)-sulfid bildet. Wird in Automatenstahl genutzt. negativ Schwefel mindert die Duktilität und Festigkeit durch Bildung von Eisensulfid.SiliciumSiEisen, bzw.Stahlpositiv Silicium ist ein Desoxidationsmittel zur Stahlberuhigung, erhöht die Zunderbeständigkeit, macht die Schmelze dünnflüssiger, ist ein Mischkristallhärter und behindert die Bildung von Carbiden. Viele Stahlguss- und alle Gusseisensorten enthalten 1 bis 2 % Silicium. negativ Silicium mindert die Zähigkeit, der Haltepunkt A1 wird stark (um 20 – 30 K je 1 % Si, jedoch nur bis 3 %) nach oben verschoben.SiliciumSiAluminiumWird als Hauptlegierungselement genutzt in den Aluminium-Silicium-Legierungen, die vor allem als Gusslegierung verwendet werden. Senkt den Schmelzpunkt und die Volumendifferenz beim Erstarren. Bildet zusammen mit Magnesium intermetallische Phasen die zum Aushärten von Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen verwendet werden.StickstoffNEisen, bzw.Stahlpositiv Stickstoff erweitert das γ-Gebiet im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm, stabilisiert das austenitische Gefüge, erhöht in austenitischen Stählen die Streckgrenze, die Festigkeit und die Korrosionsfestigkeit (PREN). negativ Verminderung der Zähigkeit, begünstigt interkristalline Spannungsrisskorrosion in unlegierten und niedriglegierten Stählen.TitanTiEisen, bzw.StahlTitan verhindert interkristalline Korrosion durch Bildung von Titancarbid (TiC).VanadiumVEisen, bzw.Stahlpositiv Als Carbidbildner steigert Vanadium stark die Zugfestigkeit. negativ Vanadium verschiebt den Haltepunkt A1 schwach nach oben.WolframWEisen, bzw.Stahlpositiv Als Carbidbildner (Wolframcarbid) steigert Wolfram stark die Zugfestigkeit und die Härte, da es viele seiner Eigenschaften mehr oder weniger gut auf seine Legierungen 'überträgt'. Auch die Warmfestigkeit und Verschleißfestigkeit nimmt zu. Hauptlegierungselement in einigen Schnellarbeitsstählen. negativ Der Haltepunkt A1 wird durch Wolfram schwach nach oben verschoben.WolframWHartmetallDurch Bildung von Wolframcarbid als Härteträger und Hauptbestandteil in vielen Hartmetallsorten.ZinkZnKupferAls Legierungsbestandteil in Messing, ca. 30 + 40 %, erhöht es dessen Festigkeit, verbessert Verformbarkeit, Kalt-Verfestigung, Korrosionsbeständigkeit und Gleiteigenschaften.

Zusammen mit Nickel bildet es das Neusilber.ZinnSnKupferAls Legierungsbestandteil bis zu 22 % in Bronze erhöht es Elastizität, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Gießbarkeit.

Weblinks

Einzelnachweise

!Legierungselemente Legierungen