Liste der Legierungselemente

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

Aluminium (Al)

im Eisen

positiv

Aluminium 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.

Arsen (As)

im Kupfer

positiv

Bildet als Weißkupfer einen Silberersatz.

negativ

Giftigkeit

Beryllium (Be)

im Eisen

positiv

Beryllium schnürt das γ-Gebiet (Austenit) ab; wirkt als starkes Desoxidationsmittel; erhöht die Ausscheidungshärtung

negativ

senkt die Zähigkeit

im Kupfer

positiv

Kupfer 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.

im Nickel

positiv

Nickel erhöht stark die Härte und Korrosionsbeständigkeit.

im Magnesium

positiv

verringert die Brandneigung (Oxydation) von Magnesiumschmelzen.

Blei (Pb)

im Kupfer

positiv

Geringe Mengen Blei (bis 2 %) erhöhen die Zerspanbarkeit des Kupfers.

Bleibronzen als Lagermetall für Kfz-Motoren.

Bor (B)

im Eisen

positiv

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. Vermindert bei GJS die Perlitisierung, bildet bei Gehalten über 0,001 % Carbide und führt damit zur Versprödung

Cer (Ce)

im Eisen

positiv

Cer ist ein starkes Desoxidationsmittel und erhöht die Zunderbeständigkeit. Bei Gusseisen mit Kugelgraphit (GGG) fördert es die Bildung von Kugelgraphit. Cer-Eisen-Legierungen (bis 30 % Eisen) sind pyrophor.

Chrom (Cr)

im Eisen

positiv

Chrom senkt stark die kritische Abkühlgeschwindigkeit, steigert Verschleißfestigkeit, Warmfestigkeit und Zunderbeständigkeit. Als Carbidbildner steigert es stark die Zugfestigkeit. Ab 12,2 % Massengehalt steigert es die Korrosionsbeständigkeit. Es schnürt das γ-Gebiet ein, wirkt aber auch Austenit-stabilisierend.

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

Kohlenstoff (C)

im Eisen

positiv

Kohlenstoff senkt den Schmelzpunkt, erhöht durch Fe₃C-Bildung Härte und Zugfestigkeit. Stahl lässt sich erst ab einem Gehalt von 0,3 % härten.

negativ

Kohlenstoff erhöht bei höheren Gehalten die Sprödigkeit und senkt deshalb Schmiedbarkeit, Schweißeignung, Bruchdehnung und Kerbschlagarbeit.

Siehe auch: Kohlenstoffstahl

Kupfer (Cu)

im Aluminium

positiv

Kupfer erhöht die Härte deutlich, es entsteht durch Ausscheidungshärtung die Legierung Duraluminium

im Eisen

positiv

Kupfer erhöht die Witterungsbeständigkeit

negativ

Kupfer senkt die Festigkeit und Schweißeignung

im Gold

positiv

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

im Zink

positiv

Kupfer verbessert das Kriechverhalten, erhöht die Dauerfestigkeit und zusammen mit Blei die Zerspanbarkeit

Mangan (Mn)

im Eisen

positiv

Mangan bildet tropfenförmige, höherschmelzende MnS-FeS-Mischsulfide, die die Rotbruch-Neigung mindern.

negativ

Mangan Haltepunkt A₁ wird um 10 K je 1 % Mn nach unten verschoben

im Magnesium

positiv

Mangan erhöht die Korrosionsbeständigkeit.

Molybdän (Mo)

im Eisen

positiv

Molybdän verbessert Härtbarkeit und Zugfestigkeit

negativ

Molybdän verschiebt den Haltepunkt A₁ schwach nach oben, senkt Schmiedbarkeit und Dehnung

Nickel (Ni)

im Eisen

positiv

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.

Phosphor (P)

im Eisen

positiv

Phosphor erhöht die Zugfestigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit.

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.

Schwefel (S)

im Eisen

positiv

Schwefel erhöht die Zerspanbarkeit.

negativ

Schwefel mindert die Duktilität.

Silicium (Si)

im Eisen

positiv

Silicium ist ein Desoxidationsmittel zur Stahlberuhigung, erhöht die Zunderbeständigkeit, macht die Schmelze dünnflüssiger, ist ein Mischkristallhärter und behindert die Bildung von Carbiden.

negativ

Silicium mindert die Zähigkeit, Haltepunkt A₁ wird stark (um 20 - 30 K je 1 % Si, jedoch nur bis 3 %) nach oben verschoben.

Stickstoff (N)

im Eisen

positiv

erweitert das Gamma-Gebiet im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm, stabilisiert das austenitische Gefüge, erhöht in austenitischen Stählen die Streckgrenze und die Festigkeit

negativ

Verminderung der Zähigkeit, begünstigt interkristalline Spannungsrisskorrosion in unlegierten und niedriglegierten Stählen

Titan (Ti)

im Eisen

positiv

Titan verhindert interkristaline Korrosion durch Bildung von Titancarbid (TiC).

Vanadium (V)

im Eisen

positiv

Als Carbidbildner steigert Vanadium stark die Zugfestigkeit.

negativ

Vanadium verschiebt den Haltepunkt A₁ schwach nach oben.

Wolfram (W)

im Eisen

positiv

Als Carbidbildner steigert Wolfram stark die Zugfestigkeit und die Härte, da Wolfram viele seiner Eigenschaften mehr oder weniger gut auf seine Legierungen 'überträgt'. Auch die Warmfestigkeit und Verschleißfestigkeit nimmt zu.

negativ

Der Haltepunkt A₁ wird durch Wolfram schwach nach oben verschoben

Zink (Zn)

im Kupfer

positiv

Als Legierungsbestandteil in Messing, ca.30 + 40 %, erhöht es dessen Festigkeit, verbessert die Verformbarkeit, Kalt-Verfestigung, Korrosionsbeständigkeit und die Gleiteigenschaften.

Zusammen mit Nickel bildet es das Neusilber.

Zinn (Sn)

im Kupfer

positiv

Als Legierungsbestandteil bis zu 22 % in Bronze erhöht es dessen Elastizität, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Weblinks

• Legierungselemente - Einfluss der Legierungen auf Stahl (PDF 446,7 kB)
• mannesmann-dmv - Einflüsse der Legierungselemente (PDF 191,3 kB)