Messing

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Messing,_Debra

Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink.

Eigenschaften

Schmelzpunkt: mit steigendem Zinkgehalt sinkend ca. 900-925 °C
Dichte: ca. 8,3 g/cm³ Cu₆₃Zn₃₇
elektrische Leitfähigkeit: ca. 15 MS/m,
mit steigendem Zinkgehalt wird die elektrische Leitfähigkeit des Kupfers stark gesenkt (bei 10% Zn um 60%, bei 40% Zn um 75%)
Elastizitätsmodul: 78 000 bis 123 000 N/mm²
Querkontraktionszahl: 0,37
Schallgeschwindigkeit in Messing: 3400 m/s (bei 18°C)
amagnetisch
goldig glänzend aussehend
spezifische Wärmekapazität: Je nach Legierung ungefähr 377 J/(Kg*K)

Je nach Mischungsverhältnis variiert die Farbe von goldorange (bei hohem Kupferanteil) bis hellgelb.

Messing ist etwas härter als reines Kupfer, jedoch nicht so hart wie Bronze, einer Kupfer-Zinn-Legierung. Die Messingschmelze ist dünnflüssig und nimmt im Gegensatz zu reiner Kupferschmelze wenig Gase auf, lässt sich daher blasenarm gießen. Auffallend ist die Farbähnlichkeit zu Gold.

Messing ist im Gegensatz zu Aluminiumlegierungen nicht aushärtbar. Die Festigkeit kann nur durch geeignete Legierungswahl gesteuert werden.

Messingsorten

Die verschiedenen Messingsorten unterscheiden sich durch ihren Zinkanteil, der in der Bezeichnung in Prozent angegeben wird. Eine der am häufigsten verwendeten Legierungen ist CuZn37, die 37 Prozent Zink enthält. Früher wurde stattdessen die Bezeichnung Ms mit dem Kupferanteil verwendet, hier also Ms 63. Messing kann bis zu 3 Prozent Blei enthalten; enthält die Legierung mehr Blei, wird sie dem Sondermessing zugeteilt.

Die Legierung CuZn30 weist von allen Messingsorten die beste plastische Verformbarkeit auf. Da aus ihr in der Vergangenheit häufig Kartuschen für Artilleriegeschosse hergestellt wurden (hohe Bruchdehnung) nennt man diese Legierung umgangssprachlich auch Kartuschmessing.

In der Praxis enthält Messing mindestens 50 Prozent Kupfer, da es unterhalb dieser Grenze spröde wird und daher schlecht zu verarbeiten ist. Messingsorten mit mehr als ca. 70 Prozent Kupfer werden auch als Tombak bezeichnet. Der Name leitet sich vom malaysischen Namen für Kupfer, Tambaga, ab. Tombak wurde in der Schmuckherstellung als Goldersatz benutzt.

Als Gelbguss wurden früher für den Guss verwendete Legierungen mit 56 bis 80 Prozent Kupfer bezeichnet.

Messingsorten, die außer Kupfer und Zink noch weitere Metalle (Blei > 3%, Eisen, Nickel, Mangan oder Aluminium) enthalten, werden als Sondermessing bezeichnet. Eine Kupfer-Zink-Nickel-Legierung heißt Neusilber. Nicht zu den Messingsorten gehört Rotguss eine Kupfer-Zink-Zinn-Legierung. Ebenso ist Messing nicht mit Bronze einer Kupfer-Zinn-Legierung zu verwechseln.

Eine wichtige Gruppe der Messinglegierungen stellen zudem die Zerspanungsmessinge (auch Automatenmessing genannt) dar. Sie weisen eine andere Kristallgitterstruktur (krz und nicht mehr kfz) auf als Messing mit einem Zn-Gehalt von bis zu 38,95% und können Blei in feinen Tröpfchen als Spanbrecher enthalten. Das Blei löst sich nicht im Kristallgitter, sondern liegt als fein dispergierte Phase vor. Die Pb-Gehalte variieren zwischen 0,5% und 3,5%. Je mehr Blei enthalten ist, desto besser lässt sich der Werkstoff zerspanen, desto feinere Späne fallen an. Mehr als 3,5% Blei hat sich in der Praxis jedoch nicht bewährt, der geringfügig erhöhten Zerspanbarkeit stand eine deutlich schwierigere Herstellbarkeit des Werkstoffes entgegen. Die Zerspanungs-Messinge zählen nicht zu den Sondermessingen.

Weitere Messingsorten siehe: Chrysorin, Cuivrepoli, Deltametall, Duranametall, Prinzmetall, Rauschgold, Platine ^*, Muntzmetall ("yellow metal")

Verwendung

Messing ist schon seit dem dritten Jahrtausend v. Chr. aus Assyrien und Babylonien bekannt. In Palästina wurde Zink um 1400 bis 1000 v. Chr. aller Wahrscheinlichkeit nach durch das Schmelzen von Kupfer unter dem Zusatz von so genanntem Galmei (Zinkcarbonat) produziert.

Seither wurden daraus hauptsächlich Schmuck und Kunstgegenstände hergestellt. Im Mittelalter fertigte man sehr viele Gegenstände des Kunsthandwerks oder liturgische Gefäße aus Messing.

Auch heute wird Messing wegen seiner goldähnlichen Farbe für Verzierungen und Beschläge verwendet. Viele Blechblasinstrumente und einige Holzblasinstrumente werden aus Messing gefertigt.

Technische Bedeutung hat Messing dort, wo gleichzeitig gute elektrische Leitfähigkeit und mechanische Stabilität wichtig sind. Oft sind zum Beispiel Antennen und Hohlleiter aus Messing gefertigt. Für die Verwendung in Steckverbindern finden Pins aus Messingdraht Verwendung. Dazu können auch Messingdrähte mit galvanisierter Oberfläche eingesetzt werden. Gängige Qualitäten im Drahtsektor sind CuZn2, CuZn15, CuZn30, CuZn37.

Häufig wird es wegen seiner guten korrosionschemischen Eigenschaften für Armaturen und Formstücke in der Sanitärinstallation verwendet. Zudem findet Messing Verwendung als Lagerwerkstoff aufgrund seiner guten Notlaufeigenschaften.

Sondermessinge (ohne die Bestandteile von Blei und Zinn) werden zum Guss von Schiffsschrauben für Binnenschiffe verwendet.

Phasen und Strukturen

Krz.png Die Atome des Kupfers bilden eine dichteste Kugelpackung mit kubischer Symmetrie, die kubisch flächenzentrierte Struktur. Zink löst sich ohne Änderung der Struktur in festem Kupfer bis zu einem maximalen Anteil von 38,95 %; diese Legierung ist die α-Phase mit Schmelzpunkten zwischen 1084.87°C für das reine Kupfer und 902°C für die α-Phase-Legierung mit hohem Zinkgehalt. Legierungen mit etwa 50 % Kupfer und 50% Zink kristallisieren entweder in der β-Phase oder der β'-Phase: Bei Temperaturen unter 468°C ist die die β'-Phase stabil, bei der acht Kupferatome jeweils acht Zinkatome umgeben und dabei die Cäsiumchlorid-Struktur einnehmen. Oberhalb 468°C, in der β-Phase, verteilen sich die Atome statistisch auf Gitterplätze eines kubisch raumzentrierten Gitters.

Oberhalb von 50 % Zink treten weitere Strukturen auf, die γ, δ und ε-Phasen. Ab einem Zinkgehalt von 97,25 % ist die hexagonale Struktur des Zinks möglich.

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