Tantal

Ein hochschmelzendes, duktiles Metall von grauweißer Farbe mit hoher chemischer Beständigkeit und Warmfestigkeit.

Symbol Ta
Ordnungszahl 73
Atomgewicht 180,88
spezifisches Gewicht bei 20 °C 16,6 g/cm3
Schmelzpunkt 3000 °C
Siedepunkt 6100 °C
Schmelzwärme 174 kJ/kg
spezifische Wärmekapazität bei 20 °C 0,143 kJ/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit 54 kJ/(m·K)
therm. Längenausdehnungskoeffizient 6,6·10-6/K


Tantal im Stahl

Die Löslichkeit von Tantal im γ-Eisen beträgt 6,5 %, im α-Eisen ungefähr 0,20 %. Tantal bildet sehr beständige Karbide (Tantalkarbid, TaC) und erhöht die Härtbarkeit des Austenits durch Bildung von Mischkristallen. Ähnlich wie Niob schnürt Tantal das γ-Gebiet ein, es hat aber eine stärkere Affinität zu Sauerstoff als Niob.

Tantal wird, zusammen mit Niob, halbberuhigten Baustählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zugesetzt, wobei Zugfestigkeit und Zähigkeit infolge der Kornverfeinerung verbessert werden. In unlegierten Stählen führt Tantal überdies zu einer Verbesserung des Kriechwiderstandes bei mäßig erhöhten Temperaturen. Nichtrostende Stähle mit rd. 18 % Cr und 8 % Ni können mit Tantal stabilisiert werden. Im Verlauf einer besonderen Glühbehandlung scheiden sich bevorzugt Tantalkarbide aus, während die Bildung der zu interkristalliner Korrosion führenden Chromkarbide nahezu völlig verhindert wird. Für diesen Zweck wird jedoch Niob vorgezogen, da zur vollständigen Stabilisierung wegen des niedrigen Atomgewichtes von Niob gegenüber Tantal geringere Mengen erforderlich sind.

In bestimmten Fällen wurde Tantal hochtemperaturbeständigen legierten Stählen teilweise an Stelle von Niob zugesetzt und erwies sich hier als ebenso wirksam im Hinblick auf Zähigkeit und Festigkeit bei hohen Temperaturen. Tantal hat auch zum Stickstoff eine höhere Affinität als Niob, Tantalnitrid bildet sich daher bedeutend schneller als Niobnitrid. Wegen dieser Eigenschaft wurde Tantal Nitrierstählen zugesetzt, um die Bildung der harten Randschicht zu beschleunigen.

Tantal wird in Hartlegierungen für die Herstellung von Schneidwerkzeugen, Matrizen und verschleißfesten Oberflächen eingesetzt. Tantalhaltige Werkzeuge zeichnen sich durch abnützungsbeständige Schnittkanten und geringe Anfälligkeit gegen Grübchenbildung aus. Tantalkarbid ist beständiger als die Karbide von Wolfram und Molybdän und bildet zusammen mit Niobkarbid oft einen Bestandteil von gesinterten Hartmetallwerkzeugen.

Tantal im Gusseisen

Ebenso wie Niob findet man Tantal im Gusseisen nur als Spurenelement.

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