Messing

Kupfer-Zink-Legierungen, die unter den Namen "Messing" bekannt sind, bilden mengenmäßig die größte Gruppe der Kupferwerkstoffe.
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. Die Zugfestigkeit nimmt bis zu einem Zinkanteil ca. 46 % weiter zu (s. Abb. 1), die Verformbarkeit wird jedoch deutlich schlechter. Die heterogenen Messinge sind gut zerspanbar, was durch Blei-Zusatz (bis 3 %) noch weiter verbessert werden kann. Eine goldähnliche Farbe verleiht den Messingen ein sehr dekoratives Aussehen.

Messinge lassen sich nicht aushärten. Eine Verbesserung der Festigkeit kann mittels Kaltumformen erreicht werden. Messinge lassen sich durch unterschiedlichste Formgebungsverfahren wie Ziehen, Walzen, Gesenkschmieden, Zerspanen, Gießen, Tiefziehen und Stanzen in nahezu jede Form bringen. Die Bauteile aus Messing lassen sich untereinander oder mit anderen Werkstoffen hart und weich verlöten, verschrauben, verpressen oder verkleben. Messinge sind zudem ausgezeichnete Wärmeleiter. Die Korrosionsbeständigkeit der Kupfer-Zink-Legierungen ist sehr gut, auch wenn sie bei Gehalten über 15 % Zink abnimmt. Mit zunehmendem Zinkgehalt tritt neben einer allgemein erhöhten Anfälligkeit für Korrosion die sogenannte Entzinkung auf. Bei der Entzinkung werden, unter bestimmten Bedingungen, die α-Mischkristalle aufgelöst. Hierbei wird Kupfer in poröser Form abgeschieden, was zu starker Verminderung der Festigkeit führt.

Messinge werden in Knet- und Gusswerkstoffe eingeteilt. In beiden Gruppen werden unterschieden:

  • Messinge ohne weitere Legierungselemente,
  • bleihaltige Messinge mit bis zu 3,5 %Blei,
  • Sondermessinge mit weiteren Legierungselementen.

Bedingt durch die gute Löslichkeit von Zink in Kupfer können theoretisch unendlich viele Legierungen zwischen Kupfer und Zink hergestellt werden. Die Zahl der Messingsorten ist jedoch in der Praxis auf rund 60 beschränkt. Als Beispiele können CuZn30 (CW500L), CuZn35Pb1 (CW600N), CuZn37 (CW508L) und CuZn37Mn3Al2PbSi (CW713R) genannt werden. Messinge werden in sehr vielen Industriebereichen sowie im Konsumbereich verwendet. Im Maschinen-, Apparate- und Kraftwerksbau werden sie für Lager, Ventile (Abb. 2a), Synchronringe, Rohre, Turbinen und Schaufelräder gebraucht. Im Fahrzeugbau werden Autokühler und Wärmetauscher aus Messing gebaut.


Abb. 2 Anwendungsbeispiele für Messing: a Überdruckventil, b Türklinke

Weitere Anwendungsbereiche sind die Feinmechanik für Mess-, Steuer- und Regelgeräte und die Elektrotechnik und Elektronik. Im Konsumbereich können als Beispiele für Anwendung von Messing Bordinstrumente auf Segelschiffen, Beschläge und Scharniere (Abb. 2b) sowie Musikinstrumente dienen.

Kurz gefasst:

  • Messinge sind Kupfer-Zink-Legierungen mit einem homogenen oder heterogenen Gefüge.
  • Homogene α-Messinge sind sehr gut kaltumformbar, heterogene sind nur warmumformbar.
  • Messinge sind nicht aushärtbar, korrosionsbeständig und sehr gut bearbeitbar.
  • Messinge werden in vielen Bereichen eingesetzt.

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