Legierungen

Legierungen,

 

Werkstoffe mit überwiegend metallischem Charakter aus zwei oder mehreren Elementen, von denen mindestens eines ein Metall sein muss, und oft noch zusätzlichen Nichtmetallen (z. B. Kohlenstoff, Bor, Silicium) in unterschiedlicher Zusammensetzung. Man unterscheidet nach der Zahl der Legierungskomponenten binäre, ternäre, quaternäre und höhere Legierungen (oder Zweistoff-, Dreistoff-, Vierstoff- und Mehrstofflegierungen), wobei in der Regel die überwiegende Komponente als Grund- oder Basismetall bezeichnet wird. Absichtlich zugesetzte Komponenten nennt man Legierungselemente, im Gegensatz zu den unbeabsichtigt auftretenden Bestandteilen (Verunreinigungen), die die Eigenschaften durchaus verbessern, aber auch verschlechtern können. - Die Herstellung von Legierungen erfolgt u. a. durch Zusammenschmelzen und -gießen, durch Pressen oder Sintern, durch Eindiffundieren von Legierungszusätzen in das Grundmetall, seltener auch durch Zersetzung von Metallverbindungen. Im schmelzflüssigen Zustand sind die Legierungskomponenten in der Regel vollständig mischbar oder ineinander löslich. In dem beim Erstarren entstehenden kristallinen Gefüge, das maßgebend für die Eigenschaften der Legierungen ist, können die Legierungselemente zum Teil unvermischt (bei begrenzter Löslichkeit mit dem Grundmetall; heterogene oder mehrphasige Legierungen), als Mischkristalle von zwei oder mehreren Komponenten, bei denen das Legierungselement im Metallgitter des Grundelements gelöst vorkommt (homogene oder einphasige Legierungen), und als intermediäre, aus intermetallischen Verbindungen bestehende kristalline Phasen auftreten. Bei Mischkristallbildung sind die Legierungen gewöhnlich duktil (verformbar), bei Vorhandensein intermediärer Phasen meist wesentlich spröder als ihre Komponenten. Großen Einfluss auf Gefüge und Eigenschaften von Legierungen hat die Art und Weise, wie sich aus dem Schmelzfluss gleichzeitig oder nacheinander die einzelnen Gefügearten beziehungsweise Phasen ausscheiden, und ob nach dem Erstarren Umkristallisationen und Umwandlungen erfolgen.

 

In den technischen Anwendungen werden Legierungen gegenüber reinen Metallen häufig bevorzugt, da sie oft völlig andere physikalische, chemische und mechanische Eigenschaften als die Ausgangsmetalle haben und durch das Zulegieren von geeigneten Elementen bestimmte günstige Eigenschaften des Grundmetalls verbessert werden (z. B. Steigerung der Härte durch Zusatz von Silicium zu Kupfer in Bronzen, von Chrom zu Eisen in Stählen).

 

Legierungen werden im Allgemeinen nach dem Basismetall bezeichnet (z. B. Aluminiumlegierungen, Bleilegierungen, Kupferlegierungen); es werden häufig aber auch historische Bezeichnungen wie Bronze, Messing oder Bezeichnungen nach einer Legierungskomponente verwendet, die besondere charakteristische Eigenschaften verleiht (z. B. Berylliumlegierungen), sowie Bezeichnung nach ihrem Erfinder (z. B. Heuslerlegierungen); daneben gibt es u. a. auf »-metall« endende Bezeichnung und Kunstnamen (z. B. Britanniametall, Hydronalium). Nach der Art ihrer Weiterverarbeitung unterscheidet man Gusslegierungen (die sich nur durch Gießen verarbeiten lassen; z. B. Letternlegierungen) und Knetlegierungen, die eine verformende Bearbeitung zulassen.