Eigenschaften von Metallen und Legierungen: Aluminium, Stahl, Bronze und Gold

Wichtige Metalle und ihre Eigenschaften

Aluminium (Eigenschaften und Verwendung)

• Verfügbarkeit: Reichlich vorhanden, aber in reiner Form schwer zu gewinnen.
• Verarbeitung: Geeignet für Gießen, Schmieden und Schweißarbeiten.
• Gewicht: Sehr leicht.
• Duktilität: Duktil (verformbar).
• Leitfähigkeit: Guter Leiter von Wärme und Elektrizität.
• Härte: Relativ weich.
• Korrosionsbeständigkeit: Bei Kontakt mit Sauerstoff bildet sich eine dünne, sehr stabile Oxidschicht, die das restliche Material schützt.

Silber (Leitfähigkeit und Reflexion)

• Wirtschaftlicher Wert: Sehr hoch (wird häufig für Schmuck verwendet).
• Verformbarkeit: Sehr flexibel und geschmeidig.
• Leitfähigkeit: Der beste Leiter von Elektrizität und Wärme (wichtig für die Elektronik).
• Optische Eigenschaften: Bekannt für seine hohe Reflektivität (wird für Spiegel verwendet).

Gold (Korrosionsbeständigkeit und Duktilität)

• Wirtschaftlicher Wert: Sehr hoch (wird häufig für Schmuck verwendet).
• Verformbarkeit: Das flexibelste und formbarste Metall.
• Korrosionsbeständigkeit: Sehr hohe Beständigkeit gegen Korrosion und den Angriff der meisten chemischen Substanzen.
• Spezialanwendung: Wird in Form von dünnen Schichten verwendet, um wertvolle Komponenten (wie Sonden und Satelliten in der Raumfahrt) zu schützen.
• Leitfähigkeit: Guter Leiter von Elektrizität und Wärme.

Legierungen: Definition und Klassifikation

Eine Legierung ist eine Kombination aus verschiedenen Metallen, die auch geringe Mengen an Nichtmetallen enthalten kann. Legierungen werden entwickelt, um die Eigenschaften der ursprünglichen Komponenten zu verbessern. Die Klassifikation erfolgt üblicherweise nach dem Metall mit dem höchsten Gewichtsanteil:

Eisenlegierungen (Ferrous Alloys)

Eisenlegierungen sind Legierungen, deren Hauptbestandteil Eisen ist. Die wichtigste dieser Legierungen ist Stahl. Stahl wird durch die Mischung von Eisen mit einem Kohlenstoffanteil von stets weniger als 2 % gebildet. Es gibt zwei Hauptarten von Eisenlegierungen:

Kohlenstoffstahl (Carbon Steel)

Kohlenstoffstähle machen fast 90 % des in der Industrie verwendeten Stahls aus. Ihr Hauptmerkmal ist der mechanische Widerstand. Je höher der Kohlenstoffanteil in der Zusammensetzung ist, desto härter und widerstandsfähiger wird die Legierung.

Legierter Stahl (Alloy Steel)

Diese Stähle werden durch die Zugabe anderer Metalle gebildet und zeichnen sich dadurch aus, dass Kohlenstoff nicht der primäre Legierungsbestandteil ist, oder dass sie spezielle Eigenschaften durch andere Elemente erhalten.

Nichteisen-Legierungen (NE-Legierungen)

Nichteisen-Legierungen sind Legierungen, deren Hauptbestandteile andere Metalle als Eisen sind. Die wichtigsten sind:

Bronze (Kupfer und Zinn)

• Zusammensetzung: Eine Legierung aus Kupfer und Zinn.
• Eigenschaften: Stärker als reines Kupfer und sehr korrosionsbeständig.
• Mechanik: Die mechanischen Eigenschaften sind mit denen von Stahl vergleichbar.
• Anwendung: Wird heute für Dekorationsartikel, Skulpturen und für die Herstellung von Metallelementen verwendet, die Meeresumgebungen ausgesetzt sind.

Messing (Kupfer und Zink)

• Zusammensetzung: Eine Kupferlegierung mit Zink.
• Eigenschaften: Bietet mehr Härte und Duktilität als reines Kupfer.
• Sicherheitseigenschaft: Im Gegensatz zu den meisten Metallen und Legierungen erzeugt Messing beim Aufprall keine Funken, weshalb es sich sehr gut für die Herstellung von Produkten eignet, die in Gegenwart von brennbaren Stoffen verwendet werden.
• Verformbarkeit: Sehr flexibel im kalten Zustand.
• Anwendung: Hohe Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit (wird bei der Herstellung von Beschlägen, Ventilen, Schrauben und Muttern verwendet).

Duraluminium (Leichtbaulegierung)

• Zusammensetzung: Eine Aluminiumlegierung mit anderen Metallen. Die häufigsten Zusätze sind Kupfer, Magnesium, Mangan und Zink.
• Funktion: Gleicht den Mangel an Härte und Festigkeit von reinem Aluminium aus.
• Vorteile: Geringes Gewicht und hohe Festigkeit.