4.4 Beispiele: Messing, Bronze

Die wichtigsten Beispiele für Hume-Rothery-Phasen sind die Systeme Cu-Zn (Messing) und Cu-Sn (Bronze). Nur kurz wird unten noch auf die ebenfalls technisch wichtigen Systeme Cu-X (X=Pb, Al, Ni) eingegangen.


Cu - Zn ‣SVG	Cu - Sn ‣SVG
Abb. 4.4.1. Phasendiagramme von Messing (links) und Bronze (rechts)

4.4.1. Messing

Das in Abbildung 4.4.1. links nochmals dargestellte Phasendiagramm zeigt die Verbindungsbildung im System Cu-Zn (Messing). Technisch wichtig sind die Legierungen in den Bereichen:

ca. 20 % Zn (im α-Bereich): Das sog. Rotmessing ist dehnbar und läßt sich zu Plättchen walzen, die als unechtes Blattgold verwendet werden können.
20-40 % Zn (im α-Bereich): Das sog. Gelbmessing ist das für Maschinenteile eingesetzte 'normale' Messing.
80 % Zn (im ε-Bereich): Weißmessing ist dagegen spröde und kann nur durch Giessen verarbeitet werden.

Abb. 4.4.2. Fotos von Messing und Bronze

4.4.2. Bronze

Das in Abbildung 4.4.1. rechts dargestellte Phasendiagramm zeigt die Verbindungsbildung im System Cu-Sn (Bronze). Technisch wichtig sind die Legierungen:

Bronzen mit ca. 7 % Sn werden für zähfeste Maschinenteile verwendet (s. Abb. 4.4.2).
Bei einem Gehalt von 20-25 % Sn spricht man von Glockenbronze. Diese Legierungen werden zum Glockenguß verwendet.

Während sich die physikalischen Eigenschaften z.B. die Elastitzitätsmodule in Hume-Rothery-Phasen innerhalb eines Phasenbereiches (z.B. dem Bereich der α-Phase) kontinuierlich ändern (Vegard'sches Gesetz), sind mit dem Wechsel der Struktur meist auch gravierende Änderungen der Eigenschaften verbunden. Die Abbildung 4.4.3. zeigt hierzu z.B. die E-Module in Abhängigkeit vom Cu/Zn- bzw. Cu/Sn-Verhältnis. Danach sind die E-Module der γ-Phasen sowohl bei Messing als auch bei Bronze besonders hoch.

Abb. 4.4.3. E-Module von Messing (links) und Bronze (rechts) ‣SVG

4.4.3. Weitere Bronzen

Neben den Legierungen mit Zink und Zinn sind weitere Kupfersysteme technisch wichtig. Diese Bronzen bestehen aus Cu und einem weiteren Metall:

Pb-Bronze mit einem Bleigehalt von ca. 28 % werden zum Formengiessen und als Gleitwerkstoffe eingesetzt.
Al-Bronzen Cu-Legierungen mit 5-12 % Aluminium sind zäher und härter als reines Kupfer und werden z.B. für Waagebalken und Uhrfedern verwendet.
Bei den Ni-Bronzen sind die Legierungen mit 40 % Ni (Konstantan) wichtig, da bei ihnen der elektrische Widerstand temperaturunabhängig ist. Die Legierungen mit 67 % Ni werden als Monellmetall bezeichnet. Sie sind für den chemischen Apparatebau von Bedeutung, weil sie gegen elementares Fluor beständig sind.

4.4.4. NiTiNol, Shape-Memory Alloys, Gestalterinnernde Legierungen

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