Grundlagen der Werkstoffkunde: Materialien und Metalle

1. Definition von Rohmaterialien

Ein Rohmaterial ist jede Art von Substanz, die aus der Natur gewonnen wird, um sie in einem späteren Produktionsprozess zur Herstellung von Produkten zu verwenden.

Eigenschaften

Materialeigenschaften beschreiben, wie ein Material auf verschiedene Einflüsse reagiert:

• Elektromagnetisch: Verhalten bei thermischen oder elektrischen Einflüssen.
• Chemisch: Reaktion bei chemischen Prozessen.
• Optisch: Wechselwirkung mit Licht.

Mechanische Eigenschaften

Diese beschreiben das Verhalten unter verschiedenen Krafteinwirkungen:

• Härte: Widerstand eines Materials gegen Verkratzen.
• Festigkeit: Fähigkeit eines Materials, sich nicht zu verformen oder zu brechen.
• Plastizität: Fähigkeit, sich dauerhaft zu verformen und die neue Form beizubehalten.
• Elastizität: Fähigkeit, in die ursprüngliche Form zurückzukehren.
• Duktilität: Fähigkeit, sich unter Belastung zu verformen, ohne zu brechen (z. B. bei der Herstellung von Drähten).
• Formbarkeit: Fähigkeit, sich plastisch zu verformen, ohne zu brechen (z. B. zur Bildung von Blechen).

Klassifizierung

• Mineralisch: Metalle und Legierungen.
• Biologischen Ursprungs: Pflanzen und Tiere.
• Synthetisch: Polymere, Nanotechnologie, Elektrotechnik, Silikone, intelligente Materialien und Hybride.

2. Metalle und Legierungen

Metalle und Legierungen sind Ausgangserzeugnisse mineralischen Ursprungs, die aus einem oder mehreren Elementen bestehen.

• Reines Metall: Das Material besteht aus einem einzigen chemischen Element.
• Legierung: Das Material besteht aus mehr als einem chemischen Element.

Eigenschaften von Reinmetallen

• Sie sind in der Natur meist als Teil von Mineralien gebunden.
• Sie lassen sich durch Gießverfahren, Schweißen, Schmieden und Anlassen bearbeiten.
• Sie sind gute Leiter für Wärme und Strom.
• Sie besitzen hohe mechanische Festigkeit und sind leicht recycelbar.
• Nachteil: Sie korrodieren leicht durch Sauerstoff (Bildung von Metalloxiden), was durch Beschichtungen wie Farbe verhindert werden kann.

Kupfer

Kupfer war das erste vom Menschen genutzte reine Metall. Es ist reichlich vorhanden, lässt sich leicht in reiner Form gewinnen und zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

• Sehr guter elektrischer Leiter.
• Sehr dehnbar und leicht zu verarbeiten.
• Relativ weich.
• Hauptanwendung: Herstellung von elektrischen Kabeln.