Legierungselementen

Legierungselemente sind chemische Elemente, die durch Legierungsbildung mit einem Grundmetall die Eigenschaften eines Werkstoffs gezielt verändern. Sie werden in bestimmten Massenanteilen dem Grundmetall beigemischt und beeinflussen Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Verformbarkeit, Korrosions- und Temperaturbeständigkeit, Dichte sowie das Schmelz- und Bearbeitungsverhalten. Legierungen entstehen vor allem durch Stähle und Aluminium-, Kupfer- sowie Titanlegierungen; Bronze und Messing entstehen durch Kupfer mit weiteren Legierungselementen.

Zu den häufigsten Legierungselementen gehören Kohlenstoff, Chrom, Nickel, Molybdän, Vanadium, Mangan, Silizium, Magnesium und Aluminium. Kohlenstoff ist das zentrale Element in Stahl und beeinflusst Härte und Festigkeit; Chrom erhöht Korrosionsbeständigkeit und Härte; Nickel verbessert Zähigkeit und Beständigkeit gegenüber Tieftemperaturen; Molybdän und Vanadium steigern Festigkeit und Härte bei höheren Temperaturen; Mangan trägt zur Festigkeit und Gussfähigkeit bei; Silizium verbessert Festigkeit und Gießbarkeit; Magnesium reduziert das Gewicht von Aluminiumlegierungen und erhöht gleichzeitig Festigkeit; Aluminium senkt oft die Dichte und ermöglicht Leichtbaukonstruktionen. Kupfer wird genutzt, um Duktilität und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen oder die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern.

Die Auswahl der Legierungselemente richtet sich nach Anforderungen wie Belastung, Temperatur, Korrosion, Verarbeitbarkeit und Kosten. In der Praxis werden Legierungen gezielt wärmebehandelt oder durch Phasenumwandlungen gehärtet. Anwendungen finden sich in der Automobilindustrie, Luftfahrt, dem Bauwesen, der Werkzeug- und Maschinenherstellung sowie in der Elektrotechnik. Recycling von Legierungen erfordert Trennung der Elemente, um Qualität und Eigenschaften zu erhalten.