Eigenschaften und Nutzen

Allround-Talent Messing

Messing ist ein echtes Allround-Talent. Durch Variationen im Mischverhältnis kann der Werkstoff gezielt auf spezielle Anwendungsbereiche ausgerichtet werden. Messing ist ein Werkstoff, der in nahezu allen Industriezweigen verwendet wird. Kein Wunder, zeichnet sich das Material doch durch eine enorme Vielseitigkeit aus. Messinglegierungen verknüpfen eine gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit mit guter thermischer und elektrischer Leitfähigkeit sowie hohen Festigkeiten. Weiterhin zeichnen sich Messinglegierungen durch eine gute Verarbeitbarkeit beim Umformen, Verbinden und Beschichten aus. Ein ganz besonderer Vorteil liegt darin, dass sich diese Eigenschaften gezielt beeinflussen lassen. Durch die Auswahl der Legierungselemente und den Prozess der Verarbeitung lassen sich Messinglegierungen auf die spezifischen Anforderungen einzelner Anwendungen abstimmen. Die Vielfalt der möglichen Kombinationen von Eigenschaften der Messinglegierungen ist Grundlage dafür, dass Messing in allen Branchen und unterschiedlichsten Produkten Anwendung findet.

Die Mischung macht’s

Welche Eigenschaften von Messing wie stark ausgeprägt sind, hängt also von der Zusammensetzung der Legierung ab. Beispielsweise nimmt bei steigendem Zinkgehalt die elektrische Leitfähigkeit stark ab. Auch die Farbe ist abhängig vom Mischungsverhältnis. Sie variiert von goldrot bei einem hohen Kupferanteil bis hellgelb, wenn Zink dominiert.

Ein wichtiger Begriff bei der Erzeugung spezifischer Messingsorten ist die sogenannte Phasenzusammensetzung. In Abhängigkeit vom Zink-Anteil wird zwischen α-Phase, α-/β-Phasengemisch und β-Phase unterschieden. In den Messingphasen können Mischkristallelemente eingelagert sein. In Verbindung mit Silizium tritt die k-Phase auf. Bis zu einem Zink-Anteil von ca. 37 Prozent (Massenprozent) stellt sich die kubisch-flächenzentrierte (kfz) α-Phase ein. Mit zunehmendem Zink Gehalt kristallisiert neben der α-Phase die kubisch-raumzentrierte (krz) β-Phase aus. Bei Anwesenheit dritter Legierungselemente wie beispielsweise Aluminium oder Mangan werden kann bereits ab ca. 15 Masse-% Zink neben der a-Phase auch die b-Phase auftreten. Weiterhin können die Legierungselemente Mangan, Nickel, Eisen und Chrom in Verbindung mit Silizium oder Aluminium intermetallische Phasen bilden.

α-Messinge

α-Messinge zeichnen sich durch eine sehr gute Kaltformbarkeit aus. Eine gute Kaltumformbarkeit kommt beispielsweise bei der Herstellung von Quetschverbindungen für Rohrleitungen zum Tragen. Durch Beimengung von Blei (0,3 bis 3 Massenprozent) kann eine deutliche Verbesserung der Zerspanbarkeit der α-Messinge erzielt werden. Das Blei ist in der Messingmatrix nicht löslich und wird elementar ausgeschieden. Den α-Messingen wird weiterhin eine besonders gute Korrosionsbeständigkeit zugeschrieben.

β-Messinge

Hervorragende Eigenschaften der β-Messinge sind eine gute Warmumformbarkeit sowie Zerspanbarkeit.

α/β-Messinge

Die α/β-Messinge kombinieren vorteilhafte Eigenschaften sowohl der α-Messinge als auch der β-Messinge. Kalt- und Warmumformbarkeit sind gleichermaßen gut. Auch die Zerspanbarkeit der α/β-Messinge ist gut.

ϰ-Phase

Die ϰ-Phase ist eine siliziumreiche Phase mit der ungefähren chemischen Zusammensetzung Cu8Zn2Si. Durch die ϰ-Phase wird eine Verbesserung der Zerspanbarkeit der Messinge erzielt.

Intermetallische Phasen

Bei den intermetallischen Phasen in den Messingen handelt es sich um Silizide oder Aluminide. Die intermetallischen Phasen tragen zu einer Steigerung von Härte und Festigkeit sowie einer Verbesserung der Zerspanbarkeit bei.

Sondermessing: Legierungselemente und ihre Wirkung

Sondermessinge sind Kupfer-Zink-Legierungen ohne oder mit Blei, denen noch weitere Legierungselementen wie beispielsweise Nickel, Eisen, Mangan, Aluminium oder Silizium beigemengt wurden.

Nachfolgend eine kurze Übersicht über verschiedene Legierungselemente und ihre Wirkung:

Blei

Blei ist im Messingmischkristall nicht löslich und liegt in elementarer Form im Gefüge vor. Die Zugabe von Blei führt zur Verbesserung der Zerspanbarkeit. Weiterhin wird dem Blei eine gewisse kornverfeinernde Wirkung zugeschrieben.

Aluminium

Aluminium ist ein wesentliches Legierungselement für die Festigkeitssteigerung der Sondermessinge. Weiterhin wird Aluminium in den Sondermessingen für die Verbesserung der allgemeinen Korrosionsbeständigkeit eingesetzt. Bei Überschuss von Aluminium kommt es zur Ausscheidung von Aluminiden.

Silizium

Silizium verbessert die Korrosionsbeständigkeit von Messingen. Bei Überschreiten der Löslichkeitsgrenze in der α- oder β-Phase wird der Überschuss als Silizide oder in der ϰ-Phase (Cu8Zn2Si) gebunden. Durch die Bildung von Siliziden werden Härte und Verschleißwiderstand erhöht.

Mangan

Mangan erhöht Dehngrenze und Zugfestigkeit sowie die Korrosionsbeständigkeit der Messinge. Bei Überschreiten der Löslichkeitsgrenze bildet der Überschuss an Mangan und Silizium Mangansilizide. Mangansilizide führen zu einer Verbesserung des Verschleißwiderstandes.

Eisen

Eisen bildet feindispersive Ausscheidungen in der Messingmatrix und hat durch die Bildung dieser Ausscheidungen eine kornfeinende Wirkung. Weiterhin ist Eisen ein Silizidbildner.