Wer heute noch CuZn39Pb3 zerspant, arbeitet mit dem produktivsten Automatenwerkstoff, den der Maschinenbau kennt. Kurze Nadelspäne, niedrige Schnittkräfte, Werkzeugstandzeiten, über die niemand nachdenken muss. Genau deshalb ist der Umstieg auf bleiarme und bleifreie Messinglegierungen für Drehereien kein Materialthema, sondern ein Fertigungsprojekt.

Die Frage lautet in der Praxis nicht „geht das?“, sondern „was kostet es mich, und wo fange ich an?“. Dieser Beitrag ordnet die Werkstoffe, benennt die Zahlen, die belastbar sind, und sagt ebenso deutlich, wo es keine belastbaren Zahlen gibt.

Was der Zerspanbarkeitsindex aussagt – und was nicht

Der Zerspanbarkeitsindex setzt CuZn39Pb3 gleich 100 und ordnet alle anderen Kupferwerkstoffe darunter ein. Er ist praktisch, aber er ist kein Normwert. Es gibt keine genormte Prüfvorschrift, die festlegt, wie er zu ermitteln ist. Je nach Quelle fließen Standzeit, Schnittkraft, Spanform und Oberflächengüte unterschiedlich gewichtet ein.

Die Folge sehen Sie sofort, wenn Sie zwei Datenblätter nebeneinanderlegen:

Für CuZn21Si3P kursieren Werte zwischen 60 und 90, für CuZn40 zwischen 40 und 75 – jeweils für denselben Werkstoff. Beide Angaben sind nicht falsch, sie messen nur Verschiedenes. Herstellerangaben beziehen sich meist auf optimierte Werkzeuge und angepasste Schnittdaten, die unabhängigen Einordnungen eher auf den Vergleich unter gleichen Bedingungen.

Zwei Werkstoffe in der Tabelle sind in den unabhängigen Richtwerten des Kupferverbands gar nicht erfasst: CuZn40SiP und CuZn40. Für sie existiert bislang nur die Herstellerangabe. Das ist kein Ausschlusskriterium, aber es heißt: Wer diese Güten einsetzt, sollte den eigenen Zerspanungsversuch fest einplanen, statt sich auf eine Zahl zu verlassen.

Praktische Konsequenz: Verwenden Sie den Index zur groben Einordnung und für die Reihenfolge, nie zur Kalkulation. Wer aus „Index 70“ ableitet, die Fertigung werde 30 % teurer, rechnet an der Realität vorbei – in beide Richtungen.

Warum Blei wirkt – und warum Silizium anders wirkt

Blei ist in Kupfer praktisch unlöslich. Es scheidet sich als feine, weiche Partikel an den Korngrenzen ab und wirkt dort dreifach:

1. Innere Kerbe. Die Partikel sind Sollbruchstellen im Gefüge. Der Span reißt an ihnen ab, statt sich zu einem Band zu ziehen.
2. Schmierung. Blei schmilzt bei 327 °C. In der Scherzone erweicht es und senkt die Reibung zwischen Span und Spanfläche – das verhindert Aufbauschneiden und schont die Schneide.
3. Geringe Schnittkräfte. Die spezifische Schnittkraft von Bleimessing liegt deutlich unter der siliziumhaltiger bleifreier Güten; berichtet werden Unterschiede in der Größenordnung von rund einem Drittel.

Wie stark allein das Blei wirkt, zeigt ein Versuch des Werkzeugmaschinenlabors der RWTH Aachen: Eine CuZn40-Charge mit 0,099 % Blei ließ sich mit demselben HSS-Bohrer prozesssicher bearbeiten, mit dem die Charge mit 0,008 % Blei nicht mehr beherrschbar war. Ein Zehntelprozent entscheidet.

Silizium macht etwas anderes. CuZn21Si3P bildet ein Gefüge aus zähem α-Mischkristall und harter, spröder κ-Phase. Diese zweite Phase erzeugt ebenfalls Rissinitiierung im Span – der Span bricht also. Was fehlt, ist der Schmieranteil. Statt zu schmieren, wirkt die κ-Phase abrasiv. Dazu kommt eine deutlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit: rund 35 W/(m·K) gegenüber etwa 117 W/(m·K) bei CuZn39Pb3. Die Wärme bleibt an der Schneide.

Das erklärt, warum Siliziummessing sich beim Drehen erstaunlich gut anfühlt und die Werkzeuge trotzdem schneller verschleißen als erwartet.

Und es gibt einen dritten Weg. CuZn40SiP (CW728R) ist ein α+β-Messing wie CuZn40, dem geringe Mengen Silizium (rund 0,1 bis 0,3 %) und Phosphor (rund 0,1 bis 0,2 %) zugegeben werden. Diese Elemente bilden fein verteilte Phosphid-Ausscheidungen, die im Gefüge ähnlich wirken wie die Bleipartikel im Automatenmessing: als Sollbruchstellen für den Span, ohne die harte κ-Phase des Siliziummessings. Der Siliziumgehalt liegt rund eine Größenordnung unter dem von CuZn21Si3P – es entsteht also gerade kein abrasives Gefüge.

Für die Praxis ist das der interessanteste der drei Wege, weil er zwei Nachteile gleichzeitig vermeidet: Er kommt ohne den hohen Kupferanteil des Siliziummessings aus (rund 59 % statt 76 %) und ohne dessen Abrasivität. Der Hersteller gibt die Zerspanbarkeit mit 90 % gegenüber CuZn39Pb3 an. Eine unabhängige Gegenprüfung dieser Zahl gibt es bislang nicht, und in Erstversuchen wurde vereinzelt erhöhter Schneidkantenverschleiß beobachtet. Zwei weitere Punkte gehören dazu: CW728R ist nicht entzinkungsbeständig, und es ist bislang in keiner EN-Produktnorm geführt – Zustände, Toleranzen und Prüfumfang müssen vertraglich vereinbart werden. Wer damit umgehen kann, bekommt den funktional nächsten Nachbarn zu CuZn39Pb3.

Wir arbeiten mit ausgewählten europäischen Premium-Herstellern zusammen, die solche Güten in eigenen bleifreien Programmen führen – nicht nur für Messing, sondern auch für Rotguss, Bronze, Kupfer und Neusilber. Für nahezu jeden bleihaltigen Kupferwerkstoff existiert inzwischen ein bleifreies Gegenstück. Für Sie heißt das: Wir prüfen, welche Güte in Ihrer Abmessung und Menge realistisch beschaffbar ist, auch in kleineren Losen.

Spanform und Spanbruch je Legierung

Für α-Messing wurde gegenüber CuZn39Pb3 eine etwa fünffache Spanstauchung gemessen. Das ist die Zahl hinter dem, was in der Werkstatt als „Spänenest“ auftritt: Der Span ist nicht nur länger, er ist auch dicker und steifer.

Die typischen Probleme beim Umstieg, in der Reihenfolge, in der sie in der Praxis auftreten:

• Wirrspäne, die sich um Werkstück und Werkzeughalter wickeln – bei Automatenfertigung auch ein Sicherheitsthema
• Aufbauschneidenbildung und Materialaufschmierungen an der Schneide
• deutlich stärkere Gratbildung
• Bohrungen fallen durch Rückfederung zu eng aus; in der Praxis wird der Bohrerdurchmesser um wenige Hundertstel vergrößert
• Gewinde sind der kritischste Prozess – dazu gleich mehr

Schnittdaten, Schneidstoffe und Werkzeuge

Öffentlich verfügbare, legierungsscharfe Schnittdatentabellen für das Drehen gibt es kaum. Halbzeughersteller nennen Indizes, Werkzeughersteller nennen Geometrien. Die belastbarste neutrale Quelle sind die Richtwerte des Kupferverbands sowie die Untersuchungen des Werkzeugmaschinenlabors der RWTH Aachen. Was sich daraus als Ausgangspunkt ableiten lässt:

Richtwerte als Einstieg, keine Freigabewerte. Die konkreten Parameter hängen von Maschine, Werkzeug, Spannsituation und Bauteil ab.

Schneidstoff und Beschichtung. In Verschleißversuchen an Hartmetall K10–K20 lag der Freiflächenverschleiß bei TiAlN-Beschichtung etwa doppelt so hoch wie bei einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht (DLC); CVD-Diamant schnitt am besten ab. Für Siliziummessing gilt: HSS ist bei kleinen Durchmessern praktisch nicht mehr einsetzbar.

Werkzeuggeometrie. Der größte Hebel – und der, der am häufigsten übersehen wird. Die klassische scharfe Messing- und Aluminiumgeometrie funktioniert nicht mehr. Bewährt haben sich weniger scharfe Geometrien aus der Stahlbearbeitung mit Schutzfase, definierter Kantenpräparation und ausgeprägten Spanformelementen.

Kühlschmierung. Beim Bohren werden Drücke ab etwa 40 bar mit Innenkühlung empfohlen. Ob Schneidöl oder Emulsion die bessere Wahl ist, lässt sich aus den vorliegenden Untersuchungen nicht allgemein beantworten – in der Langdrehpraxis wird überwiegend mit Öl gearbeitet.

Gewinde. Hier entscheidet sich der Prozess. In Versuchen an CuZn21Si3P brachen spiralgenutete HSS-E-Gewindebohrer nach 52 bis 68 Gewinden. Mit geradgenuteten Werkzeugen wurden 500 Gewinde ohne Bruch erreicht, mit angepassten Vollhartmetallwerkzeugen 500 Gewinde nahezu ohne Verschleiß. Wer beim Umstieg nur die Drehwerkzeuge anfasst und die Gewindebohrer stehen lässt, wird genau dort scheitern.

Was der Umstieg wirklich kostet

Hier wird es unangenehm ehrlich: Es gibt keine publizierte, methodisch saubere Studie zu Produktivitätsverlust oder Kosten pro Teil beim Wechsel auf bleifreies Messing. Alles, was kursiert, ist entweder Herstellerangabe oder Einzelerfahrung. Wer Ihnen eine Prozentzahl nennt, hat sie geschätzt.

Was es gibt, sind belastbare Einzelmessungen. Die aussagekräftigsten stammen aus einem Forschungsvorhaben des Werkzeugmaschinenlabors der RWTH Aachen zur Kleinbohrung mit 1 mm Durchmesser und 5 mm Tiefe:

Diese Zahlen gelten für die Kleinbohrung, nicht für das Drehen. Sie auf Drehoperationen zu übertragen, wäre unseriös – beim Außenlängsdrehen fallen die Unterschiede erheblich geringer aus. Was die Zahlen zeigen, ist etwas anderes und für die Kalkulation Wichtigeres: Der Umstieg trifft nicht alle Operationen gleich. Wo gebohrt und Gewinde geschnitten wird, ist der Effekt drastisch; beim Schruppen und Schlichten überschaubar.

Aus der Anwenderpraxis wurde nach einer Umstellung im Sanitärbereich von etwa vervierfachten Werkzeugkosten berichtet. Das ist eine Einzelaussage eines Betriebs und keine Branchenkennzahl – sie zeigt aber die Größenordnung des Risikos, wenn Werkzeuge und Prozess nicht mit umgestellt werden.

Wie Sie es für Ihren Betrieb belastbar bekommen: Nehmen Sie Ihre drei umsatzstärksten Teile, ermitteln Sie Werkzeugkosten und Nebenzeiten je Teil im Ist-Zustand und fahren Sie dieselben Teile mit angepasstem Werkzeug im neuen Werkstoff. Das ist Aufwand für eine Woche und liefert eine Zahl, mit der Sie kalkulieren können. Wir stellen die Musterstangen dafür bereit.

Umstellung in sieben Schritten

1. Werkstoff zuerst festlegen, nicht das Werkzeug. CuZn21Si3P und CuZn42 sind zerspanungstechnisch grundverschiedene Aufgaben – hart und abrasiv gegen weicher und zäh. Welcher Werkstoff für Ihre Anwendung in Frage kommt, behandelt der Beitrag zum Ersatz von CuZn39Pb3.
2. Werkzeuggeometrie umstellen. Weg von der scharfen Messinggeometrie, hin zu Stahl-Spanformgeometrien mit Schutzfase.
3. Schneidstoff und Beschichtung wählen. Hartmetall statt HSS, DLC oder Diamant vor TiAlN.
4. Kühlung anpassen. Höherer Druck, gezielte Zuführung, Innenkühlung wo möglich.
5. Erst jetzt die Schnittdaten. In der Regel Schnittgeschwindigkeit reduzieren und den Vorschub eher erhöhen – ein höherer Vorschub verbessert den Spanbruch.
6. Kritische Operationen einzeln behandeln. Gewinde, Tieflochbohrungen und kleine Innendurchmesser gehören separat betrachtet.
7. Spanabfuhr und Spänetrennung organisieren. Längere Späne brauchen andere Förderer. Und: bleifreie und bleihaltige Späne dürfen nicht in denselben Behälter, sonst ist die Recyclingcharge entwertet.

Eine Faustregel zur Dauer geben wir bewusst nicht an – dafür gibt es keine belastbare Grundlage. Was sich sagen lässt: Wer die Reihenfolge einhält, kommt deutlich schneller ans Ziel, als wer bei Schritt 5 anfängt.

Häufige Fragen

Welche bleifreie Messinglegierung lässt sich am besten zerspanen?

Nach Herstellerangaben liegen CuZn40SiP (CW728R) und CuZn21Si3P (CW724R) mit rund 90 % gleichauf. Unabhängig geprüft ist keiner der beiden Werte – für CW724R nennen die Richtwerte des Kupferverbands 65, CW728R ist dort nicht erfasst. Der Unterschied liegt weniger im Index als in den Nebenwirkungen: CW724R ist abrasiv, kupferreich und entzinkungsbeständig; CW728R ist nicht abrasiv, deutlich günstiger im Metallwert, aber nicht entzinkungsbeständig und nicht in einer EN-Produktnorm geführt.

Kann ich meine bestehenden Werkzeuge weiterverwenden?

Beim Drehen häufig mit Einschränkungen, beim Bohren und Gewinden in der Regel nicht. Standardgeometrien und bewährte Schnittdaten eins zu eins zu übernehmen, ist der häufigste und teuerste Fehler beim Umstieg.

Wie stark steigen die Schnittkräfte?

Für siliziumhaltiges bleifreies Messing werden Steigerungen der spezifischen Schnittkraft in der Größenordnung von einem Drittel gegenüber Bleimessing berichtet. Das ist eine Größenordnung, kein Rechenwert – und es betrifft vor allem die Auslegung von Spannmitteln und dünnwandigen Bauteilen.

Ist CuZn42 die einfachere Alternative?

Zerspanungstechnisch liegt es zwischen Bleimessing und Siliziummessing: schlechterer Spanbruch als CW724R oder CW728R, aber weniger abrasiv und günstiger. CuZn40 (CW509L) verhält sich ähnlich, hat wegen des geringeren Zinkanteils etwas weniger β-Phase und ist der klassische Warmumform- und Schmiedewerkstoff. Für Bauteile ohne hohe Festigkeitsanforderung sind beide oft der pragmatischere Weg.

Was ist mit CuZn37?

CuZn37 (CW508L) ist reines α-Messing und mit einem Index von 35 bis 40 der schlechteste Zerspanungswerkstoff in dieser Runde – dafür der beste Umformwerkstoff: Kaltumformgrade bis rund 65 % zwischen zwei Glühungen, sehr gutes Tiefziehen und Biegen. Als Ersatz für CuZn39Pb3 auf dem Drehautomaten ist er die falsche Wahl. Er wird interessant, wenn beim Umstieg auch das Verfahren wechselt – vom Drehteil zum Stanzbiegeteil.

Muss ich meine Späne jetzt getrennt sammeln?

Ja. Bleifreies und bleihaltiges Messing sehen im Container identisch aus, lassen sich aber nach dem Einschmelzen nicht mehr trennen. Eine Vermischung entwertet die Charge. Wie ein sauberer Kreislauf organisiert wird, beschreibt der Beitrag Umarbeitung von Messing.

Welche Abmessungen sind bleifrei verfügbar?

Das Abmessungsraster ist bei bleifreien Güten enger als bei CuZn39Pb3 – nicht jede Abmessung ist ab Lager verfügbar. Wir arbeiten mit ausgewählten europäischen Premium-Herstellern zusammen, die eigene bleifreie Programme führen, und klären Verfügbarkeit und Vorlaufzeit vorab. Fragen Sie früh an, bevor Sie die Konstruktion festlegen.

Fazit

Bleifreies Messing lässt sich prozesssicher zerspanen – aber nicht mit dem Prozess, der für Bleimessing ausgelegt ist. Der Zerspanbarkeitsindex taugt zur Einordnung, nicht zur Kalkulation. Die belastbaren Zahlen zeigen, dass der Umstieg beim Drehen überschaubar und beim Bohren und Gewinden hart ist. Wer in dieser Reihenfolge vorgeht – Werkstoff, Geometrie, Schneidstoff, Kühlung, dann Schnittdaten – hat den Aufwand im Griff.

Wir liefern die bleifreien Messinglegierungen ebenso wie die klassischen Automatenwerkstoffe, stellen Musterstangen für Ihre Zerspanungsversuche bereit und beraten zur Werkstoffwahl. Das Messingprogramm finden Sie unter Messing, die Anarbeitung unter Dienstleistungen. Welche Legierung Ihr CuZn39Pb3 ersetzen kann, behandelt der Beitrag CuZn39Pb3 ersetzen. Die regulatorischen Fristen stehen in der Übersicht zu Blei in NE-Metallen. Sprechen Sie uns an.

Stand: 18. August 2026. Zerspanbarkeitsindizes sind keine Normwerte und je nach Quelle unterschiedlich ermittelt. Die genannten Standzeitwerte stammen aus Untersuchungen zur Kleinbohrung und sind nicht auf Drehoperationen übertragbar. Richtwerte ersetzen keine Prozessfreigabe.