Legierung

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Eine Legierung (von lat. ligare, „binden, vereinen“) ist in der Metallurgie ein makroskopisch homogener metallischer Werkstoff aus mindestens zwei Elementen (Komponenten), von denen mindestens eins ein Metall ist und die gemeinsam das metalltypische Merkmal der Metallbindung aufweisen.[1] Aus chemischer Sicht gibt es Legierungen, die Gemische darstellen, und intermetallische Verbindungen mit definiertem stöchiometrischem Verhältnis der beteiligten Metalle. Im Allgemeinen haben Legierungen zudem einen kristallinen Aufbau. Es gibt jedoch auch amorphe metallische Gläser.

Allgemeines

Je nach Art der Legierungsbildung kann eine Legierung auf mikroskopischer Ebene homogener oder heterogen sein. Legierungen, die ausschließlich Mischkristalle oder ausschließlich intermetallische Verbindungen bilden, sind homogen. Alle anderen, die aus mehreren Phasen bestehen, sind heterogen.[2]

Das Verhalten der Elemente in einer Legierung und ihr Einfluss auf deren Eigenschaften sind in der Regel von drei Faktoren abhängig: Art und Anzahl der Legierungspartner, ihrem Massenanteil an der Legierung sowie der Temperatur. Diese Faktoren bestimmen die jeweilige Aufnahmefähigkeit, das heißt Löslichkeit des einen Elementes im anderen und ob die Legierungspartner Mischkristalle oder Gemische aus reinen Kristallen (auch Kristallgemische) der jeweiligen Legierungskomponenten bilden.

Das Zeitwort legieren stammt ursprünglich vom lateinischen ligare und bedeutet zusammenbinden, verbinden oder auch vereinigen. Im 17. Jahrhundert wurde das inzwischen leicht abgewandelte legare (mit derselben Bedeutung) ins Deutsche übernommen.[3]

Eigenschaften

Das Legierungselement kann mit dem Grundelement eine feste Lösung bilden (einphasige Legierung) oder es bilden sich mehrere Phasen. Während bei einphasigen Legierungen die Eigenschaften im Wesentlichen durch die chemische Zusammensetzung bestimmt werden, werden diese bei mehrphasigen Legierungen zusätzlich maßgeblich durch die Verteilung der Phasen (Gefüge) beeinflusst. Basismetall und Legierungselemente werden auch Komponenten einer Legierung genannt. In der Liste der Legierungselemente werden sie und ihre Wirkungen auf die jeweiligen Basismetalle aufgeführt. Mischkristalle weisen eine höhere Härte und Zugfestigkeit, jedoch eine geringere Schmelztemperatur als das Basismetall auf. Bei Metallen sinkt zudem die elektrische Leitfähigkeit. Für die relativ weichen, reinen Metalle ist die Mischkristallverfestigung eine von vier möglichen festigkeitssteigernden Vorgängen, um einen harten Werkstoff herzustellen.

Mit der Erstarrung einer vergossenen Legierung ist die Kristallisation nicht in jedem Fall abgeschlossen. Bestimmte Legierungen können auch noch als Gussstück – kalt ausgelagert, oder erwärmt – („angelassen“) ihre mechanischen Eigenschaften (Bruchfestigkeit, Härte, Dehnung) verbessern. Bei Knetlegierungen ist die das Gefüge verfestigende Umkristallisation durch Kaltauslagerung oder Warmbehandlung sogar Voraussetzung für die Fertigung von Halbzeug.

Beispiele für natürliche Legierungen sind Elektrum, eine Gold-Silber-Legierung, und Stibarsen, eine Antimon-Arsen-Legierung.

Bei künstlich hergestellten Legierungen unterscheidet man solche, die bewusst hergestellt wurden, um Werkstoffeigenschaften (Beispiele Härte, Korrosionsbeständigkeit) der „Basismetalle“ auf die gewünschte Weise zu ändern, und solche, die unbeabsichtigt entstehen, weil Fremdstoffe bereits durch die Herstellung in die Legierung gelangen und negative Wirkungen auf die Werkstoffeigenschaften ausüben können. Beispiele für Letzteres sind unter anderem Bismut und/oder Arsen in Messingen, ebenso Bismut in AlSi-Legierungen, wo es die Gefügeausbildung stark beeinträchtigt.

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Siehe auch

Literatur

  •  Stephan Hasse: Gießerei-Lexikon. Schiele&Schön, Berlin 1997, ISBN 3-7949-0606-3 (Anhang ab S. 1430 mit zahlreichen Zustandsschaubildern binärer und ternäre Legierungssysteme).
  •  Alfred Böge: Das Techniker Handbuch. 13., überarbeitete Auflage. Vieweg, Braunschweig 1992, ISBN 3-528-14053-4.
  •  Erhard Hornbogen: Werkstoffe. Springer, Berlin, Heidelberg, New York 2006, ISBN 3-540-30723-0.
  •  Dieter Kohtz: Einführung in die Werkstoffkunde für Metallschweißer. In: Der Praktiker: das Magazin für Schweißtechnik und mehr. 9/1982 bis 1/1985, DVS-Verlag, ISSN 0554-9965.
  •  Erwin Riedel: Anorganische Chemie. de Gruyter, Berlin 2002, ISBN 3-11-017439-1.
  •  Ulrich Müller: Anorganische Strukturchemie. B. G. Teubner, Stuttgart 2004, ISBN 3-519-33512-3.
  •  Wilhelm Domke: Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung. 10. Auflage. Cornelsen, Düsseldorf 1987, ISBN 3-590-81220-6.

Weblinks

 Wiktionary: Legierung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. ↑  Dieter Kohtz: Einführung in die Werkstoffkunde für Metallschweißer – Was ist eine Legierung. In: Der Praktiker: das Magazin für Schweißtechnik und mehr. 1, DVS-Verlag, 1984, ISSN 0554-9965, S. 4.
  2. ↑ Lexikon der Physik: Legierungen. Spektrum Akademischer Verlag, 1998, abgerufen am 27. Januar 2018.
  3. ↑ www.fremdwort.de: Legierung.


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