Überblick über Stähle, Gusseisen und Metalleigenschaften

Stahl und Eisenlegierungen

Stahl

Stahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, wobei der Kohlenstoffgehalt in der Regel unter 2,06 % liegt (obwohl die ursprüngliche Angabe 1,67 % war).

Kohlenstoffstähle

Dies sind Stähle, deren Eigenschaften hauptsächlich vom Kohlenstoffgehalt abhängen. Sie enthalten weniger als 1,67 % Kohlenstoff (gemäß ursprünglicher Angabe).

Niedrig gekohlte Stähle (Weichstähle)

Kohlenstoffgehalt zwischen 0,06 % und 0,25 %. Sie werden als weiche Stähle bezeichnet.

Mittel gekohlte Stähle (Halbharte Stähle)

Kohlenstoffgehalt zwischen 0,25 % und 0,50 %. Sie werden als halbharte Stähle bezeichnet.

Hoch gekohlte Stähle (Harte Stähle)

Kohlenstoffgehalt zwischen 0,50 % und 1,67 %. Sie werden als harte oder extraharte Stähle bezeichnet.

Legierte Stähle

Dies sind Stähle, bei denen neben Kohlenstoff (oft weniger als 1 %) gezielt andere chemische Elemente (Legierungselemente) hinzugefügt werden, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen oder zu verbessern.

Beispiele für Legierungselemente

• Kobalt
• Chrom
• Schwefel
• Molybdän
• Blei
• Silizium
• Vanadium
• Wolfram

Rostfreier Stahl

Stahl mit hoher Härte und Beständigkeit gegen Oxidation (Rost) und Verschleiß. Die Eigenschaften hängen vom Gehalt an Kohlenstoff, Chrom und Nickel ab. Man unterscheidet unter anderem:

Ferritischer Edelstahl

Enthält typischerweise 10 % bis 18 % Chrom und wenig Kohlenstoff.

Martensitischer Edelstahl

(Chromlegiert, härtbar)

Austenitischer Edelstahl

(Chrom-Nickel-legiert, nicht härtbar, sehr korrosionsbeständig)

Gusseisen

Gusseisen ist eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoffgehalt von typischerweise über 2 % (die ursprüngliche Angabe war 1,67 % bis 6,67 %).

Weißes Gusseisen

Der Kohlenstoff liegt chemisch gebunden als Zementit (Fe₃C) vor. Es ist sehr hart und spröde. Der Kohlenstoffgehalt liegt oft zwischen 1,7 % und 2,5 % (gemäß ursprünglicher Angabe, typischerweise aber >2%). Es kann Perlit enthalten.

Grauguss

Der Kohlenstoff liegt überwiegend elementar als Graphit vor. Der Kohlenstoffgehalt liegt typischerweise zwischen 2,5 % und 4 %.

Temperguss

Wird durch eine Wärmebehandlung (Tempern) von weißem Gusseisen hergestellt, um dessen Härte und Sprödigkeit zu reduzieren und die Zähigkeit zu erhöhen.

Nichteisenmetalle

Metalle und Legierungen, die Eisen nicht als Hauptbestandteil enthalten. Sie werden klassifiziert in:

Leichtmetalle

• Aluminium (Al)
• Magnesium (Mg)
• Titan (Ti)

Schwermetalle

• Kupfer (Cu)
• Messing (Kupfer-Zink-Legierung)
• Bronze (Kupfer-Zinn-Legierung)
• Zink (Zn)
• Wolfram (W)
• Chrom (Cr)
• Zinn (Sn)
• Blei (Pb)

Antifriktionswerkstoffe

(Auch bekannt als Lagermetalle, oft auf Blei-, Zinn- oder Kupferbasis)

Sintermetalle

Dies sind Hochleistungswerkstoffe, die durch Pulvermetallurgie (Sintern von Metallpulvern) hergestellt werden.

Eigenschaften von Metallen

Physikalische Eigenschaften

Wärmeausdehnung (Dilatabilität)

Die Eigenschaft von Metallen, ihr Volumen bei Erwärmung zu vergrößern.

Schmelzbarkeit (Fusibilität)

Die Fähigkeit eines Metalls, vom festen in den flüssigen Zustand überzugehen, wenn seine Schmelztemperatur erreicht wird.

Mechanische Eigenschaften

Härte

Der Widerstand, den ein Körper dem Eindringen oder Verkratzen durch einen anderen Körper entgegensetzt.

Elastizität

Die Eigenschaft von Metallen, nach Entfernung einer einwirkenden Kraft, die eine Verformung verursacht hat, wieder ihre ursprüngliche Form und Größe anzunehmen.

Elastizitätsgrenze

Die maximale Spannung, bis zu der ein Werkstoff belastet werden kann, ohne dass nach Entlastung eine dauerhafte Verformung zurückbleibt.