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2023-10-03T14:00:31Z

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'''Legierungselemente''' sind [[Chemisches Element|chemische Elemente]], die einem [[Metalle|Metall]] hinzugefügt ([[Legierung|legiert]]) werden, um dessen [[Werkstoffeigenschaft]]en auf die gewünschte Weise zu verbessern.

== Arten ==
Legierungselemente können selbst Metalle wie beispielsweise [[Chrom]], [[Molybdän]] und [[Mangan]], aber auch [[Halbmetalle]] wie [[Bor]] und [[Silicium]] oder [[Nichtmetalle]] wie z. B. [[Kohlenstoff]] und [[Stickstoff]] sein. Ihr Verhalten innerhalb von Legierungen ist jedoch nicht immer gleich. Verschiedene Elemente haben zwar oft eine ähnliche, allerdings unterschiedlich starke Wirkung auf das Basismetall. Da Legierungselemente sich auch untereinander beeinflussen, lassen sich ihre Eigenschaftsänderungen nicht einfach addieren.

Technisch verwendete Elemente können einerseits ein Legierungselement, andererseits selbst das Basismetall für eine Legierung sein. Die [[Liste der Legierungselemente]] gibt Auskunft über die positiven und negativen Wirkungen auf die jeweiligen Basismetalle.

== Wirkung ==
Legierungselemente haben verschiedene Wirkungen auf das Basismaterial. Im Allgemeinen gilt, dass mit steigendem Gehalt an Elementen die [[Festigkeit]] und [[Härte]] steigen, während die [[Bruchdehnung]] abnimmt. Die [[elektrische Leitfähigkeit]] und die [[thermische Leitfähigkeit]] nehmen meist ebenfalls ab.

Eine wichtige Funktionsweise ist die [[Mischkristallverfestigung]]. Wenn die Atome des Legierungselementes nur geringfügig größer oder kleiner sind als diejenigen des Basismetalls, dann bilden sie einen [[Substitutionsmischkristall]], bei dem an Stellen, an denen normalerweise Atome des Basismetalls sich befinden würden durch Atome des Legierungselementes besetzt sind. Wegen der unterschiedlichen Atomgrößen können die Atome sich schlechter gegeneinander verschieben, was für eine dauerhafte Formänderung des Werkstoffes erforderlich ist. Die Festigkeit steigt somit. Wenn die Atome des Legierungselementes aber sehr viel kleiner sind als diejenigen des Basismetalls (z. B. Kohlenstoff im Stahl), dann besetzen sie Zwischenräume zwischen den Atomen des Basismaterials und bilden einen sogenannten [[Einlagerungsmischkristall]], was ebenfalls mit einer Festigkeitssteigerung verbunden ist.

Eine andere Wirkungsweise beruht auf der Bildung weiterer chemischer Verbindungen, häufig aus der Gruppe der [[Intermetallische Verbindung|intermetallischen Verbindungen]] die teilweise metallischen und teilweise nichtmetallischen Charakter haben (z. B. elektrisch leitfähig wie Metalle, aber hart und spröde wie Keramiken). Im Stahl bilden viele Legierungselemente [[Carbide]], das heißt Verbindungen mit [[Kohlenstoff]] (engl. Carbide). Die häufig zulegierten Elemente [[Wolfram]] und [[Chrom]] bilden beispielsweise [[Wolframcarbid]] und [[Chromcarbid]]. Sie liegen meist in Form winziger, sehr harter Partikel vor und verbessern somit die Verschleißfestigkeit. Manche Legierungselemente können auch mit dem Basismaterial Verbindungen bilden. Unter anderem verbindet sich im Stahl [[Eisen]] mit Kohlenstoff zu [[Zementit]] und in [[Aluminium-Kupfer-Legierung]]en bildet sich Al<sub>2</sub>Cu, das maßgeblich für die höhere Festigkeit dieser Legierung verantwortlich ist.

== Legierungselemente im Stahl ==
Einer der wichtigsten [[Konstruktionswerkstoff]]e ist [[Stahl]], eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff. Die Eigenschaften von Stahl können in vielfältiger Weise auf die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden. Bei den Legierungselementen ist grundsätzlich zu unterscheiden, ob sie Carbid-, [[Austenit (Phase)|Austenit]]- oder [[Ferrit (Phase)|Ferrit]]bildner sind bzw. zu welchem Zweck sie dem Stahl zulegiert werden. Austenit und Ferrit sind die zwei wichtigsten [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Modifikationen]] von Eisen.

Das Vorhandensein der Legierungselemente im Stahl ist oft nur die Voraussetzung, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Meist sind weitere Verarbeitungsschritte wie z. B. die [[Wärmebehandlung]] nötig. Die wichtigsten Legierungselemente sind:<ref>{{Internetquelle |url=http://www.stahlschluessel.de/de/info/allgemeines.aspx |titel=Legierungselemente: Einfluss der Legierungen auf Stahl |hrsg=Verlag Stahlschlüssel |datum= |format=PDF |abruf=2014-02-11}}</ref>

Metallische Legierungselemente
* [[Chrom]] (Cr)
* [[Nickel]] (Ni)
* [[Molybdän]] (Mo)
* [[Mangan]] (Mn)
* [[Vanadium]] (V)
* [[Wolfram]] (W)
* [[Aluminium]] (Al)
* [[Niob]] (Nb)
* [[Titan (Element)|Titan]] (Ti)
* [[Kobalt]] (Co)
* [[Kupfer]] (Cu)
* [[Beryllium]] (Be)
* [[Tantal]] (Ta)

Wichtige nichtmetallische Legierungselemente sind:
* [[Kohlenstoff]] (C)
* [[Stickstoff]] (N)
* [[Silicium]] (Si)

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=Elvira Moeller
|Titel=Handbuch Konstruktionswerkstoffe: Auswahl, Eigenschaften, Anwendung
|Auflage=1
|Verlag=Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
|Ort=
|Datum=2007
|ISBN=978-3-446-40170-9
|Seiten=1035}}
* {{Literatur
|Autor= Alfred Böge, Rainer Ahrberg, Klaus-Dieter Arndt, Werner Bahmann, Lutz Barfels, Jürgen Bauer, Ulrich Borutzki, Gert Böge, Wolfgang Böge, Berthold Heinrich, Arnfried Kemnitz, Peter Kurzweil, Susanna Labisch, Petra Linke, Manfred Ristau, Werner Roddeck, Johannes Sebulke, [[Dominik Surek]], Werner Thrun, Jürgen Voss, Frank Weidermann, Wolfgang Weißbach, Heinz Wittig
|Titel=Handbuch Maschinenbau: Grundlagen und Anwendungen der Maschinenbau-Technik
|Auflage=21
|Verlag=Springer Vieweg
|Ort=
|Datum=2012
|ISBN=978-3-8348-2478-3
|Seiten=1500}}
* Wilhelm Domke: ''Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung.'' Cornelsen Verlag, ISBN 3-590-81220-6.

== Weblinks ==
* {{Webarchiv | url= http://www.edelstahl-rostfrei.de/downloads/ISER/Wirkungsweise_wichtiger_Legierungselemente.pdf | wayback= 20160312230502 | text= Wirkungsweise wichtiger Legierungselemente in nichtrostenden Stählen (PDF 80 kB)}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Chemisches Element|!Legierungselement]]
[[Kategorie:Metallkunde]]

Legierungselement - Versionsgeschichte

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