Metallzusammensetzung

Metallzusammensetzung bezeichnet die Art und Menge der chemischen Elemente, aus denen ein Metall oder eine Metalllegierung besteht. Typischerweise wird sie in Gewichtsprozent angegeben; in einigen Fällen werden auch Atomprozent verwendet. Reine Metalle haben eine einfache Zusammensetzung, bei Legierungen bestimmen Hauptbestandteile das Metallgefüge, während weitere Legierungselemente und Spurenelemente die Eigenschaften beeinflussen.

Die Zusammensetzung wirkt sich maßgeblich auf Eigenschaften wie Festigkeit, Härte, Duktilität, Verformbarkeit, Wärmeleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und das Temperaturverhalten aus. Der Einfluss hängt von der Mikrostruktur ab, etwa von der Phasenverteilung, der Bildung von Karbiden sowie Intermetallic-Verbindungen und von der Verteilung der Elemente im Gefüge.

Zur Bestimmung der Metallzusammensetzung kommen verschiedene Analyseverfahren zum Einsatz: spektroskopische Methoden wie X-Ray Fluorescence (XRF) und Optical Emission Spectroscopy (OES) sowie Inductively Coupled Plasma OES (ICP-OES) oder ICP-MS; räumliche Verteilungen lassen sich durch Rasterelektronenmikroskopie mit EDX oder durch EPMA untersuchen. Standards und Toleranzen werden in Normen wie ISO, DIN oder ASTM festgelegt, und Chargen können geringfügig voneinander abweichen, weshalb spezifizierte Grenzwerte wichtig sind.

Beispiele: Stahl besteht hauptsächlich aus Eisen mit Kohlenstoff in Spuren; Legierungselemente wie Chrom, Nickel und Molybdän verbessern Festigkeit und Beständigkeit. Aluminiumlegierungen enthalten Al als Hauptteil mit Mg und Si. Kupferlegierungen (Messing, Bronze) kombinieren Cu mit Zn bzw. Sn.

Die Kenntnis der Metallzusammensetzung ist zentral für Entwicklung, Verarbeitung, Qualitätskontrolle und Recycling.