Metallurgisches Glossar: Wichtige Begriffe für Fertiger & Zerspaner

Metallverarbeitung ist komplex, da es eine riesige Bandbreite an Materialien mit einzigartigen Eigenschaften gibt, die jedes Metall für unterschiedliche Anwendungen nützlich machen. Wenn Fertiger und Zerspaner in der metallurgischen Branche vorankommen, stoßen sie oft auf verwirrende Fachterminologie, die Jahre praktischer Erfahrung erfordert, um sie zu erlernen.

Im Folgenden geben wir kurze Beschreibungen der häufigsten und wichtigsten metallurgischen Fachbegriffe, um Ihnen ein solides Wissensfundament zu schaffen.

Glossar häufig verwendeter metallurgischer Fachbegriffe

Die gesamte metallurgische Terminologie abzudecken, würde den Rahmen dieses Artikels sprengen; wir haben jedoch die folgende Liste wichtiger Begriffe zusammengestellt, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern.

Abrasion (Abrasiver Verschleiß)

Abrasion bezeichnet den Abtrag einer Metalle unter Spannung oder externer Einwirkung, der durch abriebfeste Beschichtungen geschützt werden kann. In manchen Anwendungen wird er absichtlich durch Abrasive (Schleifmittel) zum Schleifen und Formen eines anderen Werkstücks herbeigeführt. Abrasive finden sich häufig in Schleifscheiben und Polierpasten.

Anlassen (Annealing)

Anlassen ist ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem die innere Kristallstruktur von Metallen wie Aluminium, Kupfer und Messing verändert wird, um Härte zu reduzieren und Duktilität zu erhöhen. Anlassen wird auch durchgeführt, um Materialien nach dem Härten vor Versprödung zu bewahren und ihre Zerspanbarkeit zu verbessern.

Sprödigkeit (Brittleness)

Sprödigkeit ist die Eigenschaft eines Metalls, unter externer Kraft Risse zu bilden, ohne nennenswerte Änderung von Größe oder Form. Ein Material ist spröde, wenn es wenig elastische Verformung und keine signifikante plastische Verformung vor dem Bruch zeigt. Daher passen die Bruchstücke exakt zusammen.

Kaltrißbildung (Cold Cracking)

Kaltrißbildung bezeichnet einen Schweißfehler. Beim Schweißen hochfester Legierungen wird Wasserstoff im Schweißgut eingeschlossen, diffundiert langsam in die wärmebeeinflusste Zone (HAZ) und bildet Risse. Auch als Wasserstoffrissbildung bekannt. Eine der besten Vermeidungsstrategien ist ausreichendes Vorwärmen des Metalls, um die Abkühlzeit zu verzögern.

Kaltumformung (Cold Working)

Auch als Werkverfestigung bekannt, ist Kaltumformung der Prozess der Form- und Größenänderung eines nicht-spröden Metalls bei Raumtemperatur. Verwendet werden Walzen, Pressen, Ziehen und Spinnen zur Festigkeitssteigerung. Werden Metalle bei ihrer Schmelztemperatur durch Warmwalzen, Schmieden oder Schweißen geformt, spricht man von Warmumformung (Hot Working).

Leitfähigkeit (Conductivity)

Die Leitfähigkeit von Metallen beschreibt ihre Fähigkeit, Wärme, Elektrizität oder Schall (Schwingungen) zu leiten. Der Leitfähigkeitsgrad sinkt mit Verunreinigungen, weshalb reine Metalle bessere Leiter sind als Legierungen.

Konvektion (Convection)

Die Fähigkeit von Fluidteilchen (Flüssigkeiten und Gasen), von einem heißen in einen kalten Bereich zu strömen und dadurch Wärme zu übertragen, nennt man Konvektion. Ein Rohr, das Fluide führt, erfährt Konvektion zwischen Fluidteilchen und seiner Innenfläche, abhängig von Flüssigkeitsgeschwindigkeit und Rohrdurchmesser.

Entkarburisierung (Decarburization)

Entkarburisierung ist der Prozess der Reduzierung des Kohlenstoffgehalts in einer Legierung und der Senkung von CO2-Emissionen während der Produktion durch effiziente Programme und Strategien.

Duktilität (Ductility)

Duktilität ist die Eigenschaft eines Metalls, bleibende Verformung (plastische Verformung) ohne Bruch aufzunehmen. Duktile Materialien wie Gold, Silber und Platin lassen sich leicht zu dünnen Drähten ziehen.

Differentielle Wärmebehandlung (Differential Heat Treatment)

Wie der Name andeutet, ist es eine Wärmebehandlungsmethode, um einem Metallobjekt unterschiedliche Zähigkeitsgrade (Martensit) zu verleihen – oft für Schwerter, Klingen und Messer genutzt. Der Prozess umfasst schnelles Erhitzen des Zielbereichs gefolgt von raschem Abschrecken (Abkühlen) zur Martensitumwandlung. Er kann auf wenige Bereiche oder den gesamten Objektkörper angewendet werden, je nach Anforderung.

Elastizität (Elasticity)

Elastizität bezeichnet die reversible Eigenschaft von Metallen, nach Belastung durch externe Spannung oder Dehnung innerhalb zulässiger Grenzen (Youngscher Elastizitätsmodul) in den Ursprungszustand zurückzukehren. Wird die Oberfläche über das Limit hinaus gedehnt, entstehen Risse, Kerben und Korrosion.

Versprödung (Embrittlement)

Versprödung bezeichnet den Übergang eines Metalls von duktil in spröde. Versprödung ist bei Stahl häufiger und kann durch Kaltumformung, Alterung und Wasserstoffabsorption ausgelöst werden.

Ermüdung (Fatigue)

Ermüdung bezeichnet das periodische Entstehen von Rissen in einem Metall durch zyklische Belastung, gefolgt von vollständigem Bruch bei niedriger Spannung.

Härte (Hardness)

Härte bewertet die Fähigkeit eines Metalls, Verformung durch konzentrierte Lasten oder Abrasion zu widerstehen. Sie korreliert letztlich mit der Zugfestigkeit.

Interkristalline Korrosion (Intergranular Corrosion)

Interkristalline Korrosion tritt im Bereich der Korngrenzen auf, nicht im Korninneren. Wenn bestimmte Legierungen wie Stahl einer spezifischen Wärmebehandlung (Anlass温度/Sensitizing Temperature) ausgesetzt sind, fällt eines der Legierungselemente aus, was zu lokalisiertem Angriff an Korngrenzen führt. Auch Verunreinigungen an Korngrenzen können sie verursachen. Daher wird oft geraten, hochwertige Legierungen mit guter Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion zu verwenden.

Umformbarkeit (Malleability)

Umformbarkeit beschreibt die Fähigkeit eines Metalls, zu dünnen Blechen verpresst zu werden. Obwohl sie der Duktilität ähnelt, sind sie nicht identisch. Umformbarkeit bezieht sich auf Druckfestigkeit, Duktilität auf Zugfestigkeit.

Einschnürung (Necking)

Einschnürung ist lokale Korrosion duktiler Metalle, die ihnen durch in einem kleinen Materialbereich konzentrierte Dehnung eine "V"-Form verleiht.

Oxidation (Oxidation)

Manche Metalle wie Eisen verbinden sich gerne mit freiem Luftsauerstoff. Dies nennt man Oxidation; die Reaktion verursacht Rost oder Korrosion. Sie erfolgt auch durch Ionenübertragung zwischen zwei verschiedenen Metallen in Kontakt in einer leitfähigen Umgebung (z. B. Wasser).

Lochfraß (Pitting)

Lochfraß ist eine Korrosionsart an Metalloberflächen, die Kavitäten oder Löcher bildet, ohne angrenzende Strukturen zu beeinträchtigen. Hauptursache ist chemischer oder physikalischer Angriff auf die Schutzschicht des Materials.

Durchhang (Sag)

Wenn ein horizontaler Metallträger auf zwei vertikalen Stützen unter externem Druck von entgegengesetzten Richtungen nach unten durchbiegt, nennt man die nach unten gerichtete Kurve Durchhang (Sagging), die nach oben gerichtete Aufbiegung (Hogging). Durchhang bezeichnet auch die Tendenz eines nassen Anstrichs, durch Schwerkraft abzufließen, wodurch das untere Ende einer Metalloberfläche eine dickere Kante erhält.

Ausfall / Ablagerung (Scaling)

Scaling bezeichnet extrem harte Mineralablagerungen in Rohrleitungen und Kesselsystemen, die unbehandelt Wärmeübertragung stören und Hotspots verursachen können.

Festigkeit (Strength)

Die Festigkeit von Metall lässt sich in drei Kategorien unterteilen:

• Zugfestigkeit: Maximale Zug-/Dehnbelastung, die ein Metall vor Bruch aushält
• Schlagzähigkeit: Maximale plötzliche Stoßenergie, die ein Metall vor Rissbildung absorbieren kann
• Druckfestigkeit: Fähigkeit, maximale Druckkraft ohne Schaden zu widerstehen

Festigkeits-Gewichts-Verhältnis (Strength-to-Weight Ratio)

Dies ist das Verhältnis zwischen Zugfestigkeit und Metaldichte unter Schwerkraft. Extrem nützlich in der Fertigungsindustrie zur Auswahl idealer Metalle, die hohe Festigkeit bei minimaler Masse bieten. Je höher das Verhältnis, desto besser. Deshalb werden Metalle wie Aluminium und Titan in der Luft- und Raumfahrt gegenüber Stahl bevorzugt.

Toleranz (Tolerance)

Bezeichnet die maximal zulässige Abweichung der Materialdicke von der Soll-Dimension. Beispiel: Ein 3-Zoll-Blech mit Toleranz ± 0,02 Zoll bedeutet, die Dicke variiert zwischen 2,98 und 3,02 Zoll.

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