Cer

Chemisches Element aus der Gruppe der Seltenen Erden.

SymbolCe
Ordnungszahl58
Atomgewicht140,13
spezifisches Gewicht bei 20 °C6,9 g/cm3
Schmelzpunkt775 °C
Siedepunkt2900 °C
Schmelzwärme63 kJ/kg
spezifische Wärmekapazität bei 20 °C0,20 kJ/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit11 kJ/(m·K)
therm. Längenausdehnungskoeffizient8,5·10-6/K


Cer im Stahl

Cer hat starke Affinität zu Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Schwefel. Es ist daher schwierig, Cer ohne Verluste oder Seigerungen in den Stahl einzuführen. Im Stahl vorhandene Silikate werden leicht durch Cer unter Bildung des Oxides CeO und des Silizides CeSi zersetzt. Cer ist der Hauptbestandteil der so genannten Seltenen Erden. Diese können bei der Stahlherstellung entweder als Mischmetall, das man durch aluminothermische Reduktion von Oxiden der Seltenen Erden gewinnt, oder als innige Mischung solcher Oxide mit einem passenden Reduktionsmittel angewendet werden.

Ebenso wie Mangan kann Cer sich mit Schwefel verbinden und die Entstehung von Eisensulfid verhindern. Ein Teil des Schwefels kann zwar entfernt werden, aber cerbehandelte Stähle enthalten stets etwas Cersulfid wie auch Oxidverbindungen des Cers. Es ist möglich, dass ein Teil des im Stahl vorhandenen Cers auch als Karbid vorliegt.

Cer und andere Elemente der Seltenen Erden, wie z. B. Lanthan und Neodym dienen, wenn sie in hochlegierten Stähle eingeführt werden, als Keimbildner für das Primärkorn (s. Keimhaushalt, Keimbildungsbedingung) und verhindern als solche das üblicherweise in den Blöcken vorhandene transkristalline Erstarrungsgefüge.

Beruhigte unlegierte Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt haben nur geringe Warmfestigkeit und neigen daher stark zur Rissbildung während des Walzens. Diese Rissneigung kann durch Zugabe von Seltenen Erden stark verringert werden. Ein Zusatz von nur 1 kg Oxiden der Seltenen Erden je Tonne Stahl soll ausreichen, um das Ausbringen im Walzwerk beträchtlich zu erhöhen.

Cerhaltige Fluoride der Seltenen Erden werden unberuhigten Stählen mit höherem Kohlenstoffgehalt zugesetzt, um die Entgasung zu erleichtern. Bei Verwendung solcher Zusätze können unberuhigte Stähle mit bis 0,35 % C und 1 % Mn auch in Form von größeren Blöcken hergestellt werden. Cerhaltige Fluoride der Seltenen Erden sollen auch die Verteilung des Schwefels in Blöcken aus unberuhigtem Stahl verbessern.

Zusätze von etwa 1 bis 2 kg Oxide der Seltenen Erden je Tonne Stahl werden niedriglegierten Nickel-Chrom-Molybdän-Baustählen zugegeben, um die Ausbildung dendritischen Gefüges zu verhindern und somit die Verformbarkeit und das Ausbringen zu verbessern; außerdem lassen sich bessere Tieftemperatur-Schlagzähigkeitswerte erreichen.

Cer im Gusseisen

Cer ist Hauptbestandteil des so genannten Mischmetalls und wird in dieser Form in der Regel auch bei der Erzeugung von Gusseisen mit Kugelgrafit und Gusseisen mit Vermiculargrafit verwendet. Insbesondere bei der Herstellung von Gusseisen mit Kugelgrafit wird durch Zugabe von 0,01 bis 0,06 % Cer zur Schmelze die Wirkung von Störelementen, welche wiederum maßgeblich zu einer Grafitentartung beitragen können, weitgehend aufgehoben. Zahlreiche handelsübliche Vorlegierungen enthalten daher vorbeugend 0,6 bis 0,1 % Cer.

Weitere Seltene Erden:

Neodym

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