Legierungselement

Legierungselemente sind chemische Elemente, die gezielt in Legierungen eingeführt werden, um deren Eigenschaften zu verändern. Sie dienen dazu, Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosions- oder Hochtemperatureigenschaften sowie die Verformbarkeit zu steuern. Typischerweise handelt es sich bei Legierungselementen um Metalle, doch auch Nichtmetalle wie Kohlenstoff, Silizium oder Bor können als Additive auftreten. Die Auswahl und Konzentration der Legierungselemente richten sich nach den gewünschten Eigenschaften des Werkstoffs und nach wirtschaftlichen Abwägungen.

Mechanismen der Wirkung umfassen zwei Hauptwege: Lösungsgestaltung im Kristallgitter (substitutionale oder interstitielle Lösung) und die Bildung von Phasen wie Carbiden, Nitriden oder Carboboriden. So verstärken Legierungselemente die Festigkeit durch Lösung härtung oder durch feine, harte Carbide; sie können die Gefügephase beeinflussen, etwa die Bildung von Austenit oder Martensit in Stählen. Beispiele: Chrom erhöht die passivierbare Schutzschicht und verbessert die Korrosionsbeständigkeit; Nickel stabilisiert in vielen Stählen die Austenitstruktur und steigert Zähigkeit; Molybdän und Vanadium verbessern Hochtemperatur- und Verschleißfestigkeit; Kohlenstoff erhöht durch Carbide die Härte; Silizium steigert Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit.

Typische Anwendungsbereiche erstrecken sich auf Stahl- und Nickelbasislegierungen, Aluminium- und Kupferlegierungen sowie Titan- und Nichteisenmetalllegierungen. In Stählen etwa bestimmen Chrom, Nickel und Molybdän die Rostbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit, während Kohlenstoff die Härte beeinflusst. Die Wahl der Legierungselemente erfolgt im Hinblick auf gewünschte Leistung, Kosten und Verarbeitbarkeit.