Kalzium

Kalzium, ein silberweißes Erdkalimetall, an der Luft oxidiert es sehr schnell.

SymbolCa
Ordnungszahl20
Atomgewicht40,08
spezifisches Gewicht bei 20 °C1,53 g/cm3
Schmelzpunkt850 °C
Siedepunkt1350 °C
Schmelzwärme326 kJ/kg
spezifische Wärmekapazität bei 20 °C0,65 kJ/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit 201 kJ/(m·K)
therm. Längenausdehnungskoeffizient22·10-6/K


Kalzium im Stahl


Kalzium und Eisen sind ineinander vollkommen unlöslich. Angaben, die über die Anwesenheit von Spuren dieses Elementes im Stahl zu berichten wissen, gelten wahrscheinlich nur für die nichtmetallischen Einschlüsse. Kalzium hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als Eisen und schon bei 850 °C einen hohen Dampfdruck, so dass die Zugabe von Kalzium zu schmelzflüssigem Stahl mit sehr großen Schwierigkeiten verbunden ist. Außerdem ist Kalzium sehr reaktionsfreudig und verbindet sich leicht mit Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, den Halogenen, Kohlenstoff, Silizium und vielen anderen Elementen.

Es ist daher üblich, Kalzium in Form von Legierungen, beispielsweise mit Silizium, Mangan und Eisen, in das Stahlbad einzuführen (siehe Ferrolegierung, Vorlegierung). Kalzium-Silizium wird dem Stahl zur Desoxidation zugesetzt. Die Desoxidationsprodukte steigen an die Oberfläche und gehen in die Schlacke über, dabei bleiben weniger und unschädlichere Einschlüsse im Stahlbad zurück, als dies bei der Desoxidation mit reinem Aluminium, Silizium usw. der Fall ist. Die größere Reinheit des mit Kalzium-Silizium desoxidierten Stahles führt zu besseren mechanischen Eigenschaften.

Kalziumzugaben erniedrigen den Schwefelgehalt, vorausgesetzt, dass man reduzierende Bedingungen aufrechterhält. Um gute Ergebnisse zu erzielen, muss die Zugabe von Kalzium zum Stahl jedoch unter genau einzuhaltenden Bedingungen erfolgen. Gemahlenes Kalzium-Silizium wird am Schluss der Desoxidations- und Entschwefelungsschlacke zugegeben. Es wird auch zur Schlackenreduktion und als Desoxidationsmittel für nichtrostende und andere kohlenstoffarme Stähle verwendet.

In Stählen, die mit Silizium, Aluminium oder anderen Desoxidationsmitteln behandelt wurden, können Art und Verteilung der nichtmetallischen Einschlüsse durch Zugabe von Kalzium beeinflusst werden. Zusätze von 0,05 bis 0,1 % Ca erschweren die Bildung von Einschlüssen eutektischer Art an den Korngrenzen. Das Kalzium wird in diesem Falle in Form von Kalzium-Silizium angewandt.

Kalzium im Gusseisen

Gusseisen enthält in der Regel kein Kalzium. Wenn größere Mengen Kalzium einzubringen sind, müssen besondere Vorrichtungen eingesetzt werden. Eine Anzahl von Entschwefelungsverfahren nutzt die Tatsache, dass Kalzium eine große Affinität zu Schwefel hat. Bei diesen Verfahren wird Kalzium als Metall, Kalziumkarbid oder als Kalk zugegeben. Ähnlich wie Magnesium begünstigt auch Kalzium die Bildung von Kugelgrafit (siehe Gusseisen mit Kugelgrafit). Einige siliziumhaltige Impfmittel (s. Impfen) enthalten auch Kalzium, wodurch die Keimbildungsbedingungen günstig beeinflusst werden.

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