Was ist Metallidentifizierung? - Tests und Tipps zur Identifizierung

Gängige Methoden zur Identifizierung von Metallen

Die Fähigkeit, Metall zu identifizieren, ist eine wertvolle Fähigkeit für viele Vorgänge wie Schweißen, Bearbeiten, Schneiden und Herstellen.

Zur Identifizierung eines Metallstücks kann eine Reihe von Feldidentifizierungsmethoden verwendet werden. Einige gebräuchliche Methoden sind die Oberflächenbeschaffenheit, der Funkentest, der Chiptest, der Magnettest und gelegentlich ein Härtetest. Manchmal können Sie ein Metall einfach anhand seines Aussehens identifizieren.

Metallarbeiter verwenden verschiedene Methoden, von traditionellen bis hin zu modernen, um die Schrotte und Bleche zu identifizieren, die in die Werkstatt kommen. In diesem Beitrag werden wir einige bekannte traditionelle und moderne Metallidentifizierungsmethoden sowie die Vor- und Nachteile ihrer Verwendung untersuchen.

Traditionelle Testmethode

Einige beliebte traditionelle Testmethoden sind Appearance, Spark, Rockwell und Brinell Hardness. Der Vorteil dieser Tests liegt im Allgemeinen darin, dass sie kosteneffizient sind, aber die Nachteile sind die starke Abhängigkeit von der Erfahrung des Personals und die Methoden, die die Proben beschädigen könnten.

1. Aussehenstest

Der Aussehenstest liefert nicht immer ausreichende Informationen, könnte aber genügend Informationen liefern, um das Metall zu klassifizieren. Dieser Test berücksichtigt die Farbe des Metalls und das Vorhandensein oder Fehlen einer bearbeiteten Markierung auf den Oberflächen des Metalls.

2. Funkentest

Ein Funkentest wird durchgeführt, indem ein Stück Metall die tragbare oder stationäre Hochgeschwindigkeits-Schleifmaschine mit genügend Druck berührt, um einen Funken des Strahls zu erzeugen. Ein erfahrener Metallarbeiter untersucht den Funkenstrom visuell, um die Metalle zu identifizieren, und berücksichtigt die Länge, Farbe und Form des Funkenstroms, bevor er das Metall identifiziert.

Bei Anwendung dieser visuellen Funkenprüftechnik empfehlen wir, diese Prüfung erfahrenen Technikern vorzubehalten.

3. Rockwell-Test

Zur Durchführung dieser Prüfung wird eine Rockwell-Härteprüfmaschine benötigt. Der Sinn dieser Methode besteht darin, die Tiefe eines Eindrucks zu messen, der durch eine kegelförmige Spitze in der Prüfmaschine erzeugt wird.

Dieser spezielle Test ist begrenzt, da er nur eine von vielen Metalleigenschaften aufzeigt – nämlich die Härte des Metalls. Weiche Metalle haben tiefere Einkerbungen und harte Metalle haben leichtere Eindrücke.

4. Brinell-Härtetest

Der Brinell-Härtetest ähnelt dem Rockwell-Härtetest, da beide den metallischen Eindruck bewerten, den ein bestimmtes Objekt hinterlässt. Der Brinell-Härtetest unterscheidet sich dadurch, dass er den Eindruckbereich misst.

Eine gehärtete Kugel wird unter einer Last von 3.000 kg auf die Metalloberfläche gedrückt, um einen Abdruck zu erzeugen. Der eingeprägte Bereich wird dann gemessen und mit einer Härtezahl versehen. Ein großer eingeprägter Bereich weist auf weicheres Metall hin, was eine niedrigere Härtezahl bedeutet.

Moderne Metallprüfmethoden

Moderne Metalltestmethoden verlassen sich nicht mehr nur auf das Auge oder die persönliche Erfahrung, sondern integrieren Technologien, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu verbessern und Genauigkeit zu erzielen, während die Proben geschützt werden.

Eine beliebte Technik wird als Positive Metal Identification (PMI) bezeichnet, die Röntgenfluoreszenz (XRF) und optische Emissionsspektrometrie (OES) verwendet. PMI ist die Analyse von metallischen Legierungen, um ihre Zusammensetzung und Legierungsqualitätsidentifikation durch Ablesen der prozentualen Mengen ihrer Elemente festzustellen. PMI-Analysatoren bieten eine detaillierte Elementanalyse von Materialien für Anwendungen von der Industrie bis zur Forschung.

Sowohl XRF- als auch OES-Techniken sind in der Industrie weit verbreitet, da sie innerhalb von Sekunden nach dem Testen genaue Ergebnisse liefern. Es gibt leichte Unterschiede in den Techniken, wie unten erklärt.

1. Optische Emissionsspektrometrie

Die optische Emissionsspektrometrie (OES) ist einfach zu bedienen, schnell und kann den genauen quantitativen Abbau von Feststoffen bestimmen. OES, auch als Atomemissionsspektrometrie bekannt, verwendet die Intensität von Licht, das bei einer bestimmten Wellenlänge emittiert wird, um die elementare Zusammensetzung einer Probe zu bestimmen. Wie Fingerabdrücke ist die Emission von Strahlen und Licht einzigartig für Metalltypen.

Eine Analyse erfolgt als prozentuale Aufschlüsselung. Die OES-Analyse ist vielseitig und kann in stationären, tragbaren oder mobilen Umgebungen verwendet werden. Die Kombination aus Schnelligkeit, Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit dieser Methode macht sie zum idealen Test für Legierungen.

2. Röntgenfluoreszenz

Röntgenfluoreszenz (XRF) ist ein hochpräzises und genaues Maß für die elementare Zusammensetzung von Materialien. XRF-Spektrometer regen eine Probe mit hochenergetischen Röntgenstrahlen an, wodurch die Probe gezwungen wird, bestimmte charakteristische Strahlen zu emittieren, die vom XRF-Spektrometer gelesen werden.

Eine tragbare XRF-Pistole ist erforderlich, aber der Vorgang kann in Sekundenbruchteilen erfolgen. Bei Metallen mit hohen Prozentwerten kann das Ablesen einige Sekunden dauern, während es bei Metallen mit ppm-Werten bis zu einigen Minuten dauern kann. Trotzdem können Sie keine schnellere Lektüre finden.

3. Röntgenbeugung 

Röntgenbeugung (XRD) wird verwendet, um Informationen über die chemische Zusammensetzung von Metallen zu identifizieren. XRD kann Hand in Hand mit XRF verwendet werden, da XRD das Testen noch einen Schritt weiterführt, um zusätzlichen Kontext zu schaffen.

Der Prozess identifiziert die vorhandenen kristallinen Phasen und vergleicht sie mit einer Datenbank archivierter Phasen. Elemente werden in gemahlener Pulverform analysiert.

XRD hilft bei der Bewertung von Mineralien, Polymeren, korrosiven Produkten sowie anderen unterschiedlichen unbekannten Materialien. Diese Methode kann nützlich sein, um Phasen zu identifizieren und zu quantifizieren sowie Texturanalysen durchzuführen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, bei denen eine jahrelange Schulung erforderlich ist, können Metallarbeiter, die mit PMI-Spektrometern ausgestattet sind, innerhalb von Minuten geschult werden und mit der Arbeit an ihren Aufgaben beginnen.

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4. Laser-Induced Breakdown Spectrometer (Libs)

Das laserinduzierte Zerfallsspektrometer (LIBS) ist eine Form der Atomemissionsspektrometrie, verwendet jedoch einen hochenergetischen Laserimpuls, um die Probe anzuregen. Diese Technik gilt auch als zerstörungsfrei für Proben und ist in der Altmetallanalyse beliebt.

Gewöhnliche Metalle visuell identifizieren

Eisen oder Nichteisen?

Eisen bedeutet, dass das Metall Eisen enthält, was es in den meisten Fällen magnetisch macht, und Nichteisen bedeutet, dass es kein Eisen enthält. Ein Beispiel für Eisenmetall ist Weichstahl, auch bekannt als kohlenstoffarmer Stahl. Ein Beispiel für ein Nichteisenmetall ist Kupfer oder Aluminium. Es ist immer eine gute Idee, einen Magneten zum Schrottplatz zu bringen.

Aluminium

Aluminium ist ein glänzendes graues Metall und hat ein klares Oxid, das sich bei Kontakt mit Luft bildet. Das ist vielleicht nicht das Beste, um es zu identifizieren, aber der Schmelzpunkt von Aluminium liegt bei 658 °C (1217 °F). Außerdem ist Aluminium funkenfrei. Die Dichte von Aluminium beträgt 2,70 g/cm3, dies ist eine gute Möglichkeit, sie zu identifizieren, da Sie die Dichte eines Materials durch Dichte =Masse ÷ Volumen finden können. Wie ich bereits sagte, ist Aluminium kein Eisen.

Bronze

Die meiste Bronze ist eine Legierung aus Kupfer und Zinn, aber Baubronze enthält tatsächlich eine kleine Menge Blei. Bronze hat eine dunkle kupferartige Farbe und bekommt mit der Zeit ein grünes Oxid. Der Schmelzpunkt von Bronze liegt bei 850-1000 °C (1562-1832 °F), je nachdem, wie viel von jedem Metall darin enthalten ist. Bronze ist eisenfrei. Denn Bronze ist eine Legierung mit unterschiedlicher Dichte. Bronze vibriert wie eine Glocke, wenn es getroffen wird.

Messing

Messing ist eine andere Kupferlegierung, aber es enthält Zink anstelle von Zinn. Messing hat eine gelbgoldene Farbe. Der Schmelzpunkt von Messing liegt bei 900-940 °C (1652-1724 °F), je nachdem, wie viel von jedem verwendeten Metall verwendet wird. Messing ist eisenfrei. Da Messing eine Legierung ist, variiert seine Dichte. Wenn getroffenes Messing wie eine Glocke vibriert, kann dies verwendet werden, um festzustellen, ob etwas Messing statt Gold ist.

Chrom

Chrom hat eine sehr glänzende silberne Farbe und bildet mit der Zeit ein klares Oxid. Der Schmelzpunkt von Chrom beträgt 1615 °C (3034 °F). Dinge sind selten aus reinem Chrom, aber viele Dinge sind damit beschichtet, damit sie glänzen und nicht rosten. Die Chromdichte beträgt 7,2 g/cm3. Chrom ist Nichteisenmetall.

Kupfer

Kupfer wird zu vielen Legierungen wie Messing und Bronze verarbeitet. Kupfer hat eine hellrote Farbe und wird mit der Zeit zu einem grünen Oxid. Kupfer ist eisenfrei. Der Kupferschmelzpunkt liegt bei 1083°C (1981°F). Die Kupferdichte beträgt 8,94 g/cm3. Kupfer vibriert ebenso wie Messing wie eine Glocke, wenn es getroffen wird.

Gold

Gold ist eine glänzend gelbe Farbe und hat kein Oxid. Der Schmelzpunkt von Gold liegt bei 1064,18 °C (1947,52 °F). Gold ist sehr weich und sehr schwer. Gold hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit (es kann mehr Strom durchfließen), was bedeutet, dass die Anschlüsse an vielen Kabeln vergoldet sind. Die Dichte von Gold beträgt 19,30 g/cm^3. Gold ist eisenfrei. Gold ist ein „Edelmetall“, was bedeutet, dass es sehr teuer ist und in Münzen und Schmuck verwendet wird.

Eisen

Eisen ist eisenhaltig (endlich!) und magnetisch. Eisen ist im unpolierten Zustand mattgrau und sein Rost hat eine rötliche Farbe. Eisen wird auch in vielen Legierungen wie Stahl verwendet. Der Schmelzpunkt von Eisen liegt bei 1530°C (2786°F). Die Eisendichte beträgt 7,87 g/cm3.

Führung

Blei ist ein mattes Grau, wenn es unpoliert ist, aber glänzender, wenn es poliert ist. Blei hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt von 327 °C (621 °F). Blei ist eisenfrei. Leads sind sehr schwer; ihre Dichte beträgt 10,6 g/cm3.

Magnesium

Magnesium hat eine graue Farbe und entwickelt ein Oxid, das die Farbe trübt. Der Schmelzpunkt von Magnesium liegt bei 650 °C (1202 °F). Magnesium ist in Pulverform oder in dünnen Streifen hochentzündlich. Magnesium brennt sehr hell und ist sehr schwer zu löschen, weil es so heiß ist, dass es, wenn man Wasser darauf gießt, es in Wasserstoff und Sauerstoff trennt, zwei sehr brennbare Gase.

Magnesium kann auch ohne Sauerstoff brennen, was es noch schwieriger macht, es zu löschen. Magnesium ist mit einer Dichte von 1,738 g/cm^3 sehr leicht. Weil Magnesium so leicht ist, wird es in Motorblöcken von Autos verwendet, und weil es so hell brennt, wird es in Brandwaffen (um Dinge zu verbrennen) und Feuerwerkskörpern verwendet.

Baustahl

Baustahl ist schwarz bis dunkelgrau unpoliert und silbrig poliert. Weichstahl hat das gleiche rote Rostoxid wie Eisen. Weichstahl ist auch eisenhaltig und magnetisch. Ein anderer Name für Weichstahl ist kohlenstoffarmer Stahl.

Baustahl erzeugt gelbe Funken, wenn er abgeschliffen wird. Die Dichte von Baustählen beträgt etwa 7,86 g/cm3, sie variiert jedoch, da es sich um eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff (Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt) handelt. Der Schmelzpunkt von Weichstahl liegt bei 1350–1530 °C (2462–2786 °F).

Nickel

Nickel ist poliert silbern glänzend und unpoliert dunkler. Nickel ist eines der wenigen Metalle, das keine magnetische Eisenlegierung ist (5 ¢ US-Nickel sind nicht magnetisch, da sie aus einer Kupfer-Nickel-Legierung bestehen). Der Schmelzpunkt von Nickel liegt bei 1452°C (2645°F). Die Nickeldichte beträgt 8,902 g/cm3.

Edelstahl

Edelstahl hat eine glänzende silberne Farbe und bildet kein Oxid. Chrom (Schritt 5) wird in den Stahl gemischt, wenn es aushärtet, hinterlässt das Chrom eine Schicht seines Oxids auf dem Stahl, diese ist zu dünn, um sichtbar zu sein, sodass die Farbe des Stahls durchscheint.

Der Schmelzpunkt von Edelstählen liegt zwischen 1400 und 1450 °C (2552-2642 °F). Die Dichte von Edelstahl variiert, da es sich um eine Legierung handelt. Abhängig von der Legierung sind einige rostfreie Stähle magnetisch, aber alle sind eisenhaltig.

Zinn

Zinn hat eine silbergraue Farbe (wie die meisten Metalle), wenn es poliert ist, und ist dunkler, wenn es nicht poliert ist. Zinn hat einen vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkt von 231°C (449°F). Die Dosendichte beträgt 7,365 g/cm3. Zinn ist Nichteisen

Titan

Titan ist ein silbergraues Metall, wenn es unpoliert ist, und dunkler, wenn es unpoliert ist. Titan gibt beim Schleifen hellweiße Funken ab. Titan ist eisenfrei. Der Schmelzpunkt von Titan liegt bei 1795°C (3263°F). Die Titandichte beträgt 4,506 g/cm3.

Silber

Silber ist bereits vor dem Polieren ein glänzendes Grau, entwickelt aber mit der Zeit einen schwarzen Film und muss poliert werden. Der Schmelzpunkt von Silber liegt bei 961,78 °C (1763,2 °F). Silber hat die höchste elektrische Leitfähigkeit (es kann mehr Strom durchfließen) als jedes andere Metall.

Die Dichte von Silber beträgt 10,49 g/cm^3. Silber ist eisenfrei. Silber ist ein „Edelmetall“, was bedeutet, dass es teuer ist und in Münzen und Schmuck verwendet wird.

Zink

Zink ist von Natur aus mattgrau und lässt sich nur sehr schwer polieren. Zink hat ein Oxid, das abblättert und einen Teil des Zinks mit sich trägt, sodass andere Dinge damit beschichtet werden, sodass das Zink anstelle des Grundmetalls „rostet“, dies wird Galvanisierung genannt.

Aufgrund seiner niedrigen Kosten ist Zink das Hauptmetall in US-Pennys. Der Schmelzpunkt von Zink beträgt 419 °C (786 °F). Zink ist eisenfrei. Die Zinkdichte beträgt 7,14 g/cm3.