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Kupfer-Zink-Legierungen, die unter den Namen "Messing" bekannt sind, bilden mengenmäßig die größte Gruppe der Kupferwerkstoffe. Gefüge und Eigenschaften Legierungen mit einem Zink-Gehalt bis 37% weisen ein homogenes Gefüge aus Mischkristallen auf. Sie werden als α-Messing bezeichnet und haben wie Kupfer ein kubisch-flächenzentriertes Gitter. Das homogene Gefüge aus Mischkristallen verleiht den Legierungen neben einer verbesserten Festigkeit auch eine hervorragende Kaltumformbarkeit. Den Zusammenhang zwischen dem Gefüge und den mechanischen Eigenschaften von Messing zeigt Abb. 1. Wir erkennen, dass bis zu einem Zinkanteil von ca. 30% Zink die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung ansteigen. Die gleichzeitige Zunahme dieser beiden Eigenschaften ist eine Besonderheit von Messing. Abb. 1 Gefüge und mechanische Eigenschaften von Kupfer-Zink-Legierungen Bei höheren Zink-Gehalten ist das Gefüge heterogen. Diese Legierungen werden als α+β-Messing bezeichnet. Sie können nur warm umgeformt werden.
Eine rasche Erstarrung (dünnwandige Gussquerschnitte, Kokillenguss, Schleuderguss und Druckguss) fördert die feinkörnige Gefügeausbildung, verbunden mit besserer Gefügedichtheit und höherer Festigkeit (Bilder 2a und 2b).
Nickelzusätze erhöhen die Verschleißbeständigkeit, Korrosions- und Kavitationsbeständigkeit und vermindern den Eutektoidanteil. Die Legierung CuSn12Ni2-C ist als Konstruktions- und Lagerwerkstoff einsetzbar.
Da gleichzeitig hohe Dehnungswerte erreicht werden sollen, muss der δ-Anteil im Gefüge niedrig gehalten werden. Auch diese Bedingung ist erfüllbar, wenn mit hoher Temperatur gegossen wird, weil dann die Erstarrung langsamer verläuft als bei niedriger Gießtemperatur. Außerdem ergibt sich daraus, dass hohe Dehnungswerte nur bei Sandguss, nicht aber bei Kokillenguss erwartet werden können und dass außerdem der Zinngehalt ebenfalls niedrig sein muss, um ein δ-armes Gefüge zu erzielen. Mithin steht die Legierung CuSn10-C als Konstruktionswerkstoff im Vordergrund, wenn bei hohen Temperaturen in Sand ohne Verwendung von Kokillen oder Kühleinlagen gegossen wird. Die höheren Zinngehalte fördern die Ausscheidung der für Gleitlagerzwecke wichtigen δ-Phase. Es kommt daher auf einen möglichst hohen δ-Anteil im Gefüge an, und diese Forderung wird nicht nur allein durch höhere Zinngehalte, sondern auch durch raschere Abkühlung (Kokillenguss, Schleuderguss, Strangguss) und durch niedrige Gießtemperaturen erfüllt.