Eine Legierung ist ein Gemisch mehrerer Atomsorten. Unter dem Begriff „legieren“ (lat. „ligare“ = binden/verbinden) versteht man die Verbindung bzw. Vereinigung von Metallen. Meistens besteht eine Legierung aus metallischen Komponenten, wie Kupfer oder Nickel, es können eingeschränkt aber auch nichtmetallische Komponenten verwendet werden, wie Schwefel, aber auch Gase wie Stickstoff. Stahl beispielsweise ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff. Rostfreier Stahl enthält zusätzlich oft auch Chrom, Nickel oder Molybdän. Eine Legierung kommt jedoch selten allein und reagiert in Kombination und Konzentration mit anderen.
Wie die unterschiedlichen Komponenten die Eigenschaften des Stahl beeinflussen wird im Folgenden aufgelistet.
Legierungen und ihr Einfluss auf die Eigenschaften von Stahl
| Legierung | Download als PDF | |||||
| Aluminium | - erhöht Desoxidation - erhöht Ferritstabilisierung | - vermindert Alterungsanfälligkeit | ||||
| Berylium | - erhöht Desoxidation | - verringert Zähigkeit | ||||
| Bor | - erhöht Streckgrenze - erhöht Festigkeit - erhöht Sprödigkeit - erhöht Warmfestigkeit | - veringert Korrosionsbeständigkeit - verringert Schmiedbarkeit | - verhindert die Bildung von Perlit- und Ferritstrukturen im Material und verbessert dadurch Härtbarkeit und Festigkeit | |||
| Cerium | - erhöht Desoxidation | |||||
| Chrom | - erhöht Abkühlungsgeschwindigkeit - erhöht Verschleißfestigkeit - erhöht Warmfestigkeit - erhöht Zugfestigkeit - erhöht Härte | - verringert Kerbschlagarbeit - verringert Schweißbarkeit - veringert Wärmeleitfähigkeit - verringert elektrische Leitfähigkeit | - typ. in Kombination mit Nickel - verbessert in hoher Konzentration die Korrosionsbeständigkeit (ab 12%) | |||
| Kohlenstoff | - senkt den den Schmelzpunkt - erhöht Härte - erhöht Festigkeit - erhöht Zugfestigkeit - erhöht Sprödigkeit | - verringert Schmiedbarkeit - verringert Kerbschlagarbeit - verringert Schweißbarkeit - verringert Bruchdehnung - verringer Duktilität | - verbessert mechanische Eigenschaften | |||
| Kobalt | - erhöht Härte - erhöht Warmfestigkeit | |||||
| Kupfer | - erhöht Korrosionsbeständigkeit - erhöht Festigkeit - erhöht Härtbarkeit | - verringert Bruchdehnung - verringert Duktilität | - Kupfer verbessert auch thermische und elektrische Leitfähigkeit | |||
| Mangan | - erhöht Schweißbarkeit - erhöht Festigkeit - erhöht Zähigkeit - erhöht Verschleißwiderstand - erhöht Warmfestigkeit - erhöht Zugfestigkeit - erhöht Schmiedbarkeit - erhöht Schweißbarkeit - erhöht Ferritstabilisierung | - verringert Duktilität - verringert Zerspanbarkeit | - typ. in Kombination mit Phosphor und Schwefel verwendet | |||
| Molybdän | - erhöht Härtbarkeit - erhöht Zugfestigkeit - erhöht Schweißbarkeit - erhöht Dehnbarkeit - erhöht Warmfestigkeit | - verringert Schmiedbarkeit (bei hoher Konzentration) | - typ. in Kombination mit Chrom und Nickel - verstärkt Wirkung anderer Legierungselemente - verbindet sich mit Kohlenstoff und erhöht dadurch die Härte durch Bildung von Karbiden | |||
| Nickel | - erhöht Zugfestigkeit - erhöht Härte - erhöht Festigkeit - erhöht Streckgrenze - erhöht Ferritstabilisierung | - verringert Wärmedehnung | - typ. in Kombination mit Chrom - typ. in Kombination mit Molybdän - verbessert ab einer Konzentration von 8% Korrosionsbeständigkeit | |||
| Phosphor | - erhöht Zugfestigkeit - erhöht Warmfestigkeit - erhöht Härte - erhöht Korrosionsbeständigkeit - erhöht Versprödung | - verringert Schweißbarkeit - verringert Kerbschlagarbeit | ||||
| Schwefel | - erhöht Zerspanbarkeit - erhöht Verformbarkeit - erhöht Zähigkeit - erhöht Sprödigkeit - erhöht Polierbarkeit | - verringert Kerbschlagarbeit | - typ. in Kombination mit Mangan zur Reduzierung der Heißbruchgefahr | |||
| Silizium | - erhöht Festigkeit - erhöht Härte - erhöht Zugfestigkeit | - verringert Bruchdehnung - verringert Schweißbarkeit - verringert Zerspanbarkeit | - verbessert magnetische Eigenschaften | |||
| Stickstoff | - erhöht Festigkeit - erhöht Versprödung | - verringert Korrosionsbeständigkeit | - wirkt stabilisierend auf Austenitgefüge - verbessert mechanische Eigenschaften bei erhöhter Temperatur | |||
| Titan | - erhöht Korrosionsbeständigkeit - erhöht Desoxidation | - stabilisierendes Element in Edelstahl - bindet Kohlenstoff und verbessert dadurch Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit | ||||
| Vanadium | - erhöht Zugfestigkeit - erhöht Härte - erhöht Warmfestigkeit - erhöht Zähigkeit | |||||
| Wolfram | - erhöht Zugfestigkeit - erhöht Härte - erhöht Warmfestigkeit | - verringert Zerspanbarkeit | - verbessert Formbarkeit bei hohen Temperaturen und wird daher oft in Werkzeugstahl oder Schnellarbeitsstahl verwendet |