Mechanische Behandlungen und Metallkunde: Stahl, Guss, Beschichtungen

Mechanische Behandlungen

mechanischen Behandlungen
Behandlungen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Metallen durch mechanische Verformung.

Es existieren die folgenden mechanischen Behandlungen:

• Warmmechanische Behandlung (Hot mechanical treatment): Erhitzen des Metalls und plastische Verformung.
• Kaltmechanische Behandlung (Cold mechanical treatment): Verformen bei Raumtemperatur.

Oberflächenbehandlungen: Metallisierung, Chromierung.

Eisenmetalle

Eisenmetalle
Eisen (Fe) ist ein magnetisches Metall, blau-weißlich, duktil und verformbar. Sein Schmelzpunkt liegt bei etwa 1535 °C.

Arten von Metallen nach Kohlenstoffgehalt

Arten von Metallen:

• Reines Eisen: Kohlenstoffgehalt < 0,03 %.
• Stahl: Kohlenstoffgehalt zwischen 0,03 % und 1,67 %.
• Guss (Gusseisen): Kohlenstoffgehalt zwischen 1,67 % und 6,67 %.

Stahl

Stahl (Kohlenstoffstahl, C‑Stahl): Mit steigendem Kohlenstoffgehalt nimmt die Festigkeit und Zugfestigkeit zu, jedoch erhöht sich auch die Sprödigkeit. Die Schmelztemperatur liegt ungefähr zwischen 1300 °C und 1400 °C.

Eigenschaften des Stahls

• Stähle sind dehnbar und verformbar.
• Festigkeit, Härte und Sprödigkeit steigen mit dem Kohlenstoffgehalt.
• Schweißbarkeit nimmt mit steigendem Kohlenstoffgehalt ab.
• Stahl rostet (oxidiert) vergleichsweise leicht.

Guss

Guss: Legierung aus Eisen und Kohlenstoff mit einem Kohlenstoffanteil zwischen 1,67 % und 6,67 %.

Arten von Gusseisen

• Gewöhnlicher Guss: Enthält hauptsächlich Eisen und Kohlenstoff sowie geringe Mengen Silizium, Mangan, Schwefel und Phosphor.
• Weißer Guss: Der Kohlenstoff ist in Form von Zementit (Fe3C) mit dem Eisen gebunden; harte Struktur.
• Grauer Guss: Der Großteil des Kohlenstoffs liegt in Form von Graphit vor; weichere, brüchigere Struktur als weißer Guss.
• Zwischenstufige Gussarten: Gusseisen, die Zwischenprodukte zwischen weißem und grauem Guss darstellen (z. B. mottled/halbweisse Formen).

Kokskohle und Koks

Gewinnung von Kokskohle: Koks dient als Brennstoff und als Reduktionsmittel zur Verringerung der Oxide des Eisens. Koks wird aus Kohlen mit niedrigem Schwefelgehalt (weniger als 1 %) und niedrigem Aschegehalt (unter 8 %) hergestellt.

Reduktionsreaktion (Hochofen)

Reduktionsreaktion:

Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

Sekundärmetallurgie (Stahl)

Sekundärmetallurgie (Stahl): Anpassung der Zusammensetzung, Entschwefelung, Entgasung, Erwärmung und weitere Nachbehandlungen zur Erzielung gewünschter Stahlqualitäten.

Beschichtungen für Stahl

Beschichtungen für Stahl

• Tauchbeschichtung (Dip-Coating): Es wird keine zusätzliche Wärme angewendet; das Stahlband wird später durch einen Behälter geführt, in dem das Beschichtungsmaterial geschmolzen ist.
• Elektrolytische Beschichtung: Das Stahlband wird mit einem schützenden Metall beschichtet, indem es durch ein elektrolytisches Bad mit einer Lösung eines Metallsalzes geführt wird, das auf dem Stahl abgeschieden wird.