Metalle und Werkstoffe: Klassifizierung und Eigenschaften

Klassifizierung von Materialien und Werkstoffen

Abhängig von ihrer Herkunft unterscheiden wir natürliche Materialien wie Seide oder Quarz, synthetische Stoffe wie Beton oder Glas sowie Hilfsstoffe wie Polituren, Schmiermittel, Insektizide und andere.

Eisenmetalle und Eisen-Werkstoffe

Eisen-Werkstoffe sind Materialien, deren Hauptbestandteil Eisen ist, das mit anderen metallischen oder nicht-metallischen Stoffen in Verbindung gebracht wurde.

Wichtige Eisenminerale

• Magnetit: Es ist dunkel, fast schwarz und ein hervorragendes Eisenerz, da es einen Anteil von 60–70 % dieses Elements aufweist.
• Roter Hämatit: Tritt in Form von kompakten roten Massen auf und enthält 40–60 % Eisen.
• Siderit: Hat eine gelbliche Färbung und glänzende Bruchstücke; der Reichtum an Eisen liegt im Bereich von 30–40 %.
• Limonit: Bildet kompakte braune oder schwärzliche Massen; die Ausbeute ist aufgrund des niedrigen Metallgehalts eher gering.
• Pyrit: Eine Mischung aus Eisensulfiden mit goldgelber Farbe; es wird selten als Fundgrube für Eisen verwendet.

Stahlprodukte und Gusseisen

• Weicheisen (Süßeisen): Ein silbernes Material mit hoher magnetischer Permeabilität; es ist duktil, dehnbar, sehr porös und oxidiert sehr leicht.
• Gusseisen: Weist einen hohen Siliziumgehalt auf. Die Kühlleistung ist sehr langsam; hergestellt werden daraus Medien, Schecks und Bank-Molding.
• Weißer Guss: Der Mangangehalt ist hoch und die Kühlung erfolgt schneller; er wird vorwiegend in der Automobilindustrie verwendet.

Stahl und Stahllegierungen

Stahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, wobei der Kohlenstoffgehalt zwischen 0,1 % und 1,76 % liegt. Er kann in seiner Zusammensetzung weitere metallische oder nicht-metallische Elemente enthalten.

• Unlegierter Stahl: Wenn der Anteil dieser Elemente nicht mehr als 1 % beträgt.
• Niedriglegierter Stahl: Besitzt andere Komponenten neben Kohlenstoff, wobei der Prozentsatz zwischen 1 % und 5 % liegt.
• Hochlegierter Stahl: Enthält in seiner Zusammensetzung neben Kohlenstoff weitere Elemente mit einem Anteil von über 5 %.

Industrielle Stahlsorten

• Baustähle: Dazu gehören C-Stähle, legierte Stähle zum Abschrecken, Vergütungsstähle für Lager, Federstahl, gehärtete Stähle und Nitrierstähle.
• Edelstahl: Diese Stähle ermöglichen eine einfache Mechanisierung, besitzen magnetische Eigenschaften und eine kontrollierte Expansion.
• Korrosionsbeständige Edelstähle: Enthalten hohe Anteile an Chrom und Nickel und sind sehr resistent gegen aggressive Substanzen.
• Werkzeugstahl: Enthält kleine Mengen an Chrom, Nickel, Vanadium und Wolfram; diese Stähle haben eine hohe Festigkeit und eine gute Zähigkeit gegen Verschleiß.

Nichteisenmetalle und ihre Verwendung

• Kupfer: Rötlich, weich, ein guter elektrischer Leiter, dehnbar und verformbar. Es wird in elektrischen Leitungen, Behältern, Schalen und Leitungsrohren verwendet. Legierungen: Aluminiumbronze, Messing, Bronze.
• Aluminium: Silbrig-weiß, sehr weich, niedrige Dichte, guter elektrischer Leiter, sehr dehnbar und verformbar. Verwendung für elektrische Drähte, Küchenutensilien, Leichtbaustrukturen. Legierungen: Duraluminium, Alnico, Alufelgen.
• Blei: Silbergrau, sehr weich, schwer, flexibel und formbar. Es wird in Batterien und als Strahlenschutz verwendet. Legierungen: Lötzinn.
• Zinn: Strahlendes Weiß, sehr weich, leicht verformbar und sehr dehnbar. Es wird in Alufolie verwendet. Legierungen: Weißmetall, Lötzinn, Bronze.
• Zink: Graublau, hell, im kalten Zustand relativ instabil und weich. Es wird für galvanische Verzinkung und Feuerverzinkung verwendet. Legierungen: Bronze, Messing, Neusilber.
• Nickel: Hellweiß, mäßig hart, zäh, geschmeidig und formbar. Nickel wird zur Veredelung anderer Metalle verwendet. Legierungen: Edelstahl.
• Chrom: Glänzend weiß, sehr hart, spröde, besitzt eine kristalline Struktur. Es wird zur Verchromung anderer Metalle und in Legierungen wie Edelstahl verwendet.
• Wolfram (Tungsten): Stahlgrau, sehr hart und schwer, gute Leitfähigkeit. Verwendung als Glühfaden in Glühlampen.
• Quecksilber: Flüssiges Silber, glänzend, sehr dicht und ein guter Leiter. Verwendung in Thermometern, Lampen und Knopfbatterien. Legierungen: Amalgame.
• Titan: Silberweiß, glänzend, hart und widerstandsfähig bei geringem Gewicht. Verwendung in der Luftfahrt, für Zahnprothesen und Implantate.
• Magnesium: Strahlend weiß, sehr leicht, weich und formbar. Es wird in der Pyrotechnik und der Metallurgie verwendet.

Sicherheit und Umweltverträglichkeit

Es ist notwendig, eine intensive Kontrolle über die Gewinnung mineralischer Rohstoffe und die Aufbereitungsmethoden auszuüben. Dabei muss die Sicherheit der Arbeitnehmer stets berücksichtigt werden.