Liste von Legierungselementen

Dies ist eine unvollständige Liste von Legierungselementen und ihrer erwünschten (positiven) als auch unerwünschten (negativen) Wirkungen auf das jeweilige Basismetall:

Legierungs- element		legierter Stoff	Einfluss / Bemerkung
Aluminium	Al	Eisen, bzw. Stahl	Aluminium ist ein starkes Desoxidationsmittel zur Stahlberuhigung. Es bildet mit Stickstoff Nitride (Nitrierstahl) und erhöht die Zunderbeständigkeit in hitzebeständigen Stählen. Durch Erhöhung der Koerzitivkraft wird es in Dauermagnetlegierungen verwendet.
Aluminium	Al	Magnesium	Festigkeitssteigerung. Von den Magnesiumlegierungen gelten MgAl als wichtigste Gruppe.
Arsen	As	Kupfer	Arsen bildet als Weißkupfer einen Silberersatz, ist jedoch giftig.
Beryllium	Be	Eisen, bzw. Stahl	positiv Beryllium schnürt das γ-Gebiet (Austenit) ab; wirkt als starkes Desoxidationsmittel; erhöht die Ausscheidungshärtung. negativ Beryllium senkt die Zähigkeit.
Beryllium	Be	Kupfer	Beryllium erhöht die Elastizität und Ermüdungsbeständigkeit. Uhrfedern aus dieser Legierung halten daher eine viel größere Zahl von Lastwechseln aus als Stahlfedern. Zudem ist diese Legierung kaum magnetisierbar. Als Legierungszusatz ermöglicht es die Herstellung funkenfreier Werkzeuge im Kohlebergbau.
Beryllium	Be	Nickel	Beryllium erhöht stark die Härte und Korrosionsbeständigkeit.
Beryllium	Be	Magnesium	Beryllium verringert die Brandneigung (Oxidation) von Magnesiumschmelzen.
Blei	Pb	allgemein	positiv Geringe Mengen Blei (bis 2 %) erhöhen die Zerspanbarkeit. Wird in verschiedenen Legierungen zu diesem Zweck zugesetzt. Diese werden allgemein als Automatenlegierung bezeichnet, beispielsweise Automatenstahl. negativ Gesundheitliche Probleme und gesetzliche Beschränkungen.
Blei	Pb	Kupfer	Bleibronzen werden als Lagermetall für Verbrennungsmotoren verwendet.
Bor	B	Eisen, bzw. Stahl	positiv Bor ist ein starker Neutronen-Absorber und findet bei der Herstellung von Stählen für den Atomkraftwerksbau Anwendung. Es erhöht Streckgrenze und Festigkeit. negativ Bor senkt die Korrosionsbeständigkeit. Es vermindert bei Gusseisen mit Kugelgraphit die Perlitisierung, bildet bei Gehalten über 0,001 % Carbide und führt damit zur Versprödung.
Bor	B	Aluminium	Erhöht die elektrische Leitfähigkeit in Aluminiumlegierungen. Verfeinert in Verbindung mit Titan das Korngefüge.
Cer	Ce	Eisen, bzw. Stahl	positiv Cer ist ein starkes Desoxidationsmittel und erhöht die Zunderbeständigkeit. Bei Gusseisen mit Kugelgraphit fördert es die Bildung von Kugelgraphit. Achtung Cer-Eisen-Legierungen (bis 30 % Eisen) sind pyrophor.
Chrom	Cr	Eisen, bzw. Stahl	positiv Chrom steigert Verschleißfestigkeit, Warmfestigkeit und Zunderbeständigkeit. Als Carbidbildner (Chromcarbid) steigert es stark die Zugfestigkeit. Ab 12,2 % Massengehalt steigert es die Korrosionsbeständigkeit (nichtrostender Stahl). Es wirkt Ferrit-stabilisierend, bei geringen Zugaben weitet es aber auch das Austenit-Gebiet zu niedrigeren Temperaturen aus. negativ Chrom verringert die Kerbschlagarbeit und Schweißeignung, senkt Wärme- und elektrische Leitfähigkeit, Haltepunkt A1 wird stark (um 20 bis 30 K je 1 % Cr, jedoch nur bis 3 %) nach oben verschoben. Chrom senkt stark die kritische Abkühlgeschwindigkeit.
Kohlenstoff	C	Eisen, bzw. Stahl	positiv Kohlenstoff senkt den Schmelzpunkt, erhöht durch Zementit-(Fe3C)-Bildung Härte und Zugfestigkeit. Stahl lässt sich erst ab einem Gehalt von 0,2 % härten. negativ Kohlenstoff erhöht bei höheren Gehalten die Sprödigkeit und senkt deshalb Schmiedbarkeit, Schweißeignung, Bruchdehnung und Kerbschlagarbeit. Siehe auch: Kohlenstoffstahl
Kupfer	Cu	Aluminium	positiv Kupfer erhöht die Härte und Festigkeit deutlich, es entsteht durch Ausscheidungshärtung die Legierung Duraluminium. Hauptlegierungselement in Aluminium-Kupfer-Legierungen, und als Zusatz in vielen weiteren. negativ Erhöht die Korrosion
Kupfer	Cu	Eisen, bzw. Stahl	Positiv Kupfer erhöht die Witterungsbeständigkeit. In Bau- und Qualitätsstählen werden 0,2 – 0,35 % Kupfer hinzulegiert, um die Rostbeständigkeit zu steigern.:Außerdem kann in Chrom-Nickel-Stählen durch Cu-Konzentrationen von 1–2 % die Beständigkeit gegen Salz- und Schwefelsäure erhöht werden. negativ Bei der Warmverarbeitung von kupferhaltigen Stählen kann an der Oberfläche angereichertes Kupfer unter Wirkung von Zugspannungen in die Korngrenzen eindringen und zu Oberflächenrissen führen
Kupfer	Cu	Gold	positiv Kupfer erhöht die Härte und elektrische Leitfähigkeit, verändert den Farbton (dunkler, rötlicher), zudem ist die Legierung billiger als reines Gold. negativ Kupfer senkt die Korrosionsbeständigkeit.
Kupfer	Cu	Zink	Kupfer verbessert das Kriechverhalten, erhöht die Dauerfestigkeit und zusammen mit Blei die Zerspanbarkeit.
Magnesium	Mg	Eisen, bzw. Stahl	Desoxidations- und Entschwefelungsmittel. In Gusseisen erzeugt Magnesium Kugelgraphit.
Magnesium	Mg	Aluminium	Erhöht zusammen mit Mangan die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Mangan	Mn	Eisen, bzw. Stahl	positiv Mangan bildet tropfenförmige, höherschmelzende MnS-FeS-Mischsulfide, die die Rotbruch-Neigung mindern. negativ Der Haltepunkt A1 wird um 10 K je 1 % Mn nach unten verschoben.
Mangan	Mn	Magnesium	Mangan erhöht die Korrosionsbeständigkeit.
Mangan	Mn	Aluminium	Erhöht die Festigkeit. Siehe Aluminium-Mangan-Legierung.
Molybdän	Mo	Eisen, bzw. Stahl	positiv Molybdän verbessert Härtbarkeit und Zugfestigkeit. Wichtiges Legierungselement in vielen Schnellarbeitsstählen. negativ Molybdän verschiebt den Haltepunkt A1 schwach nach oben, senkt Schmiedbarkeit und Dehnung.
Nickel	Ni	Eisen, bzw. Stahl	positiv Nickel erhöht bei Baustählen die Streckgrenze und Kerbschlagzähigkeit und bei Einsatzstählen sowie bei Vergütungsstählen die Zähigkeit, erweitert das γ-Gebiet und bewirkt dadurch in korrosions- und zunderbeständigen Chrom-Nickel-Stählen die Austenitstruktur. Hohe Nickelgehalte im Invar bewirken kleine oder zum Teil negative Wärmeausdehnungskoeffizienten. negativ Nickel senkt den Haltepunkt A1 um 10 K je 1 % Ni nach unten.
Phosphor	P	Eisen, bzw. Stahl	positiv Phosphor erhöht Zugfestigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit, Spanbarkeit und Gießbarkeit. Wird in manchen Stahlgusssorten und Automatenstahl bewusst zulegiert. negativ Phosphor verschiebt den Haltepunkt A1 schwach nach oben und sorgt für eine starke Abschnürung des Gamma-Gebietes, was zu einer Erhöhung der Seigerung führt. Schon geringste Mengen erhöhen die Empfindlichkeit gegen Anlassversprödung.
Schwefel	S	Eisen, bzw. Stahl	positiv Schwefel erhöht die Zerspanbarkeit, vor allem zusammen mit Mangan, mit dem es Mangansulfid bildet. Wird in Automatenstahl genutzt. negativ Schwefel mindert die Duktilität und Festigkeit durch Bildung von Eisensulfid.
Silicium	Si	Eisen, bzw. Stahl	positiv Silicium ist ein Desoxidationsmittel zur Stahlberuhigung, erhöht die Zunderbeständigkeit, macht die Schmelze dünnflüssiger, ist ein Mischkristallhärter und behindert die Bildung von Carbiden. Viele Stahlguss- und alle Gusseisensorten enthalten 1 bis 2 % Silicium. negativ Silicium mindert die Zähigkeit, der Haltepunkt A1 wird stark (um 20 – 30 K je 1 % Si, jedoch nur bis 3 %) nach oben verschoben.
Silicium	Si	Aluminium	Wird als Hauptlegierungselement genutzt in den Aluminium-Silicium-Legierungen, die vor allem als Gusslegierung verwendet werden. Senkt den Schmelzpunkt und die Volumendifferenz beim Erstarren. Bildet zusammen mit Magnesium intermetallische Phasen die zum Aushärten von Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen verwendet werden.
Stickstoff	N	Eisen, bzw. Stahl	positiv Stickstoff erweitert das γ-Gebiet im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm, stabilisiert das austenitische Gefüge, erhöht in austenitischen Stählen die Streckgrenze, die Festigkeit und die Korrosionsfestigkeit (PREN). negativ Verminderung der Zähigkeit, begünstigt interkristalline Spannungsrisskorrosion in unlegierten und niedriglegierten Stählen.
Titan	Ti	Eisen, bzw. Stahl	Titan verhindert interkristalline Korrosion durch Bildung von Titancarbid (TiC).
Vanadium	V	Eisen, bzw. Stahl	positiv Als Carbidbildner steigert Vanadium stark die Zugfestigkeit. negativ Vanadium verschiebt den Haltepunkt A1 schwach nach oben.
Wolfram	W	Eisen, bzw. Stahl	positiv Als Carbidbildner (Wolframcarbid) steigert Wolfram stark die Zugfestigkeit und die Härte, da es viele seiner Eigenschaften mehr oder weniger gut auf seine Legierungen 'überträgt'. Auch die Warmfestigkeit und Verschleißfestigkeit nimmt zu. Hauptlegierungselement in einigen Schnellarbeitsstählen. negativ Der Haltepunkt A1 wird durch Wolfram schwach nach oben verschoben.
Wolfram	W	Hartmetall	Durch Bildung von Wolframcarbid als Härteträger und Hauptbestandteil in vielen Hartmetallsorten.
Zink	Zn	Kupfer	Als Legierungsbestandteil in Messing, ca. 30 + 40 %, erhöht es dessen Festigkeit, verbessert Verformbarkeit, Kalt-Verfestigung, Korrosionsbeständigkeit und Gleiteigenschaften. Zusammen mit Nickel bildet es das Neusilber.
Zinn	Sn	Kupfer	Als Legierungsbestandteil bis zu 22 % in Bronze erhöht es Elastizität, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Gießbarkeit.

Weblinks

• Benjamin Aunkofer: Wirkung von Legierungselementen (Metalllegierung). In: der-wirtschaftsingenieur.de. 23. September 2009, abgerufen am 11. Mai 2020. 
• Wissenswertes über die Legierungs- und Begleitelemente im Stahl. In: stahlschluessel.de. Abgerufen am 11. Mai 2020. 
• Legierungselemente - Einfluss der Legierungen auf Stahl (PDF 446,7 kB) (Memento vom 11. Dezember 2015 im Internet Archive)