Gängige Metallarten entdecken: Eigenschaften, Anwendungen und Schlüsselmerkmale

Ein Metall ist ein Material, das Strom und Wärme gut leitet. Frisch hergestellt, poliert oder gebrochen hat es ein glänzendes Aussehen. Metalle lassen sich zu Drähten ziehen oder zu dünnen Blechen hämmern (formbar, duktil). Sie haben hohe Schmelzpunkte und zersetzen sich bei extremer Hitze weniger leicht. Metalle sind robuster, fester und härter als ihre Kunststoffpendants. Es gibt tausende verschiedene Metalle, jedes für einen spezifischen Zweck produziert. Wir haben einen informativen Leitfaden zusammengestellt, um Ihnen einige der gängigsten Metalle und ihre Verwendung näherzubringen.

Metallarten

Heute in der Industrie gängige Metalle: Stahl, Kohlenstoffstahl, Legierter Stahl, Edelstahl, Eisen, Roheisen, Gusseisen, Schmiedeeisen, Aluminium, Kupfer, Messing, Bronze, Kobalt, Magnesium, Nickel, Blei, Zinn, Zink, Titan, Wolfram, Silicium, Silber und Gold.

Stahl:

Stahl ist eine chemische Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, die Festigkeit und Bruchfestigkeit verbessert. Hauptbestandteile: Eisen und Kohlenstoff, bis zu 2 % Kohlenstoffgehalt. Stahl ist das weltweit am häufigsten verwendete Material für Infrastruktur und Industrie – von Nähnadeln bis Öltankern. Aufgrund hoher Zugfestigkeit und niedriger Kosten in Bauwerken, Werkzeugen, Autos, Maschinen, Elektrogeräten und Waffen eingesetzt.

Kohlenstoffstahl:

Kohlenstoffstahl wird durch seinen Kohlenstoffgehalt definiert und enthält max. 0,5 % Silicium und 1,5 % Mangan. Zwar können Spuren anderer Elemente zugesetzt sein, im Kern besteht er aus Kohlenstoff und Eisen. Einteilung in niedrig-, mittel- und hochlegierten Kohlenstoffstahl. Mehr Kohlenstoff = härter, fester; weniger = weicher, günstiger. Wegen hohem Kohlenstoffgehalt (Kantenerhalt) häufig in Messerherstellung.

Legierter Stahl:

Legierter Stahl enthält neben Kohlenstoff weitere Elemente in Mengen, die spezifische Eigenschaften verleihen. Legierungselemente: Mangan, Vanadium, Chrom, Nickel, Wolfram. Ziel: Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Abrieb- und Verschleißfestigkeit, elektrische und magnetische Eigenschaften verbessern. Da kostengünstig herzustellen, sehr verbreitet. Rohre, besonders für Energieanwendungen, werden daraus gefertigt.

Edelstahl:

Stahl, der nach Wärmebehandlung und Politur Oxidation und Korrosion durch korrosive Medien widersteht. Auch rostfreier Stahl genannt, da min. 11 % Chrom enthalten, das Eisenrost verhindert und Hitzebeständigkeit gibt. Verschiedene Sorten enthalten Kohlenstoff, Stickstoff, Silicium, Schwefel, Titan, Kupfer u. a. Küchenwerkzeuge, Messer, Tische, Besteck – alles, was mit Lebensmitteln in Kontakt kommt. Auch hochbelastete Fittings in Motoren und Maschinen: Stäbe, Bleche, Drähte.

Eisen:

Chemisches Element mit Symbol Fe. Gehört zur ersten Übergangsreihe und Gruppe 8 im Periodensystem. Trotz „Eisenzeitalter“ immer noch vielfältige moderne Anwendungen. Eisen ist das am weitesten verbreitete und günstigste Metall der Welt. Roheisen, Gusseisen, Schmiedeeisen sind die drei Eisenarten.

Roheisen (Pig Iron):

Rohmaterial für andere Ferrometalle: Gusseisen, Schmiedeeisen, Stahl. Durch Verhüttung von Roheisenerz im Hochofen hergestellt. Mit Kieselsäure und anderen Zuschlagstoffen sehr hoher Kohlenstoffgehalt 3,8–4,7 %. Extrem spröde, nur wenige Anwendungen als Werkstoff. Häufig in Lichtbogenöfen zur Stahlherstellung anzutreffen.

Gusseisen (Cast Iron):

Hergestellt durch Schmelzen von Roheisen, Koks und Kalkstein im Kupolofen. Hauptquelle für Eisen und Kohlenstoff. Kohlenstoffgehalt 1,7–4,5 %. Spuren Silicium, Mangan, Phosphor, Schwefel. Nicht für schlagempfindliche Bereiche geeignet (spröde). Gute Gießeigenschaften, hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit, vernünftiger Preis.

Schmiedeeisen (Wrought Iron):

Im Gegensatz zu Gusseisen: Eisenlegierung mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt (~0,08 %). Mechanische Eigenschaften: Zähigkeit, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit. Leicht schweißbar, aber schwieriger elektrisch zu schweißen. Kleine Kieselschlacken in Filamenten – sehr reine Metalle. Für Schmiedearbeiten (Schmieden) kann Schlacke vorteilhaft sein. Geländer, Gartenmöbel, Tore.

Aluminium:

Metall mit Ordnungszahl 13, Symbol Al. Leicht, bläulich-weiß, spez. Gewicht 2,7, Schmelzpunkt 658 °C. Dichte ~1/3 von Stahl – leichter als andere gängige Metalle. Rein zu weich für die meisten Anwendungen, aber mit geringen Legierungszugaben fest und steif. Lässt sich lochen, formen, ziehen, drehen, gießen, schmieden, druckgießen. Hohe elektrische Leitfähigkeit – wichtig für Freileitungen. Flugzeug- und Automobilteile.

Kupfer:

Chemisches Element, Ordnungszahl 29, Symbol Cu. Rotbraun, weich, formbar, duktil. Spez. Gewicht 8,9, Schmelzpunkt 1083 °C. Nicht in Reinform im Erz. Hervorragende elektrische Leitfähigkeit. Gießbar, schmiedbar, walzbar, zu Drähten ziehbar. Weit verbreitet: Elektrodrähte, -kabel, elektrische Geräte, Galvanisieren, Münzen, Haushaltsgeräte.

Messing (Brass):

Weltweit meistverwendete Kupfer-Zink-Legierung. Verschiedene Sorten je nach Cu/Zn-Verhältnis. Kleine Zugaben anderer Elemente ändern Eigenschaften drastisch – mechanisch, elektrisch, chemisch. Härter als Kupfer, aber geringere thermische/elektrische Leitfähigkeit. Sehr beständig gegen Luftkorrosion, leicht lötbar. Schlösser, Zahnräder, Armaturen, Ventile.

Bronze:

Kupfer-Zinn-Legierungen. Nützlichste Anteile: 75–95 % Cu, 5–25 % Sn. Ziemlich hart, hohe Oberflächenverschleißfestigkeit, gut formbar zu Drähten, Stäben, Blechen. Bronzen überlegen Messing durch bessere Korrosionsbeständigkeit. Bronze schmilzt leichter – einfacheres Gießen. Aluminiumbronzen (gegossen/geschmiedet) für Rohrverschraubungen, Pumpen, Zahnräder, Schiffe, Turbinenschaufeln.

Kobalt:

Chemisches Element, Symbol Co, Ordnungszahl 27. Physikalische Eigenschaften ähnlich Eisen mit Nickelzugabe. Hart, glänzend, silbergrau, durch reduktives Schmelzen gewonnen. In Pflanzen, Tieren, Luft, Wasser, Boden, Gestein. Staub oder Regenwasser können kobalthaltiges Material in andere Ökosysteme verlagern. In vielen Legierungen, z. B. für Flugzeugtriebwerke, Gasturbinen, Hochleistungsschnellarbeitsstahl.

Periodensystem der Metalle:

Magnesium:

Chemisches Element Mg, Ordnungszahl 12. Glänzend grauer Feststoff mit vielen gemeinsamen physikalisch-chemischen Eigenschaften. Leichtestes Metall, Guss-Zugfestigkeit 910 kg/cm². Härter als Aluminium, leicht zerspanbar. Nimmt hohen Glanz unter Polierrad an. Wegen geringer Dichte (1,74) bevorzugt bei Gewichtsreduktion. Bleche, Drähte, Stäbe, Rohre.

Silicium:

Chemisches Element, Symbol Si, Ordnungszahl 14. Bläulich-graues, hartes, sprödes, festes Metall. Nach Sauerstoff zweithäufigstes Element in Erdkruste. Schmelzpunkt 1414 °C, Siedepunkt 3265 °C. Durch etablierte Verfahren kostengünstig. In Dynamo- und Transformatorblechen, Motorblöcken, Zylinderköpfen, Werkzeugmaschinenfertigung.

Silber:

Ordnungszahl 47, Symbol Ag. Weiches, weißes, glänzendes Übergangsmetall mit höchster elektrischer und thermischer Leitfähigkeit aller Übergangsmetalle. In Reinform (gediegen) in Erdkruste. Legierung mit Gold und wenigen anderen Metallen. Traditionell Edelmetall – viele Bullionmünzen. Solarpaneele, Wasseraufbereitung, Schmuck, hochwertiges Geschirr, Besteck, Fotografie, Röntgenfilm.

Gold:

Übergangsmetall – gleiche Gruppe wie Silber und Kupfer. Ordnungszahl 79, Symbol Au. Rein: leuchtend hellorange-gelb, dicht, weich, formbar, duktil. Eines der ältesten bekannten Metalle (Ägypter). Historisch Symbol für Wohlstand und Schönheit. Seltenes Material für Münzen, Schmuck, Kunstwerke.

Nickel:

Chemisches Element, Ordnungszahl 28, Symbol Ni. Silbrig-weiß, hochglanzpolierbar. Spez. Gewicht 8,85, Schmelzpunkt 1452 °C. Fast so hart wie Baustahl. Bei geringem Kohlenstoffgehalt sehr formbar. Weniger duktil als Weichstahl, aber bei niedrigem Magnesiumgehalt steigt Duktilität stark. Meist als dekorativer, korrosionsbeständiger Überzug für Stahl, Kupfer, Messing u. a.

Blei:

Chemisches Element, Ordnungszahl 82, Symbol Pb. Schwere als die meisten Materialien, höhere Dichte. Weicher, formbarer, niedrigerer Schmelzpunkt. Spez. Gewicht 11,36 (Anm.: Originaltext 1,36 korrigiert), Schmelzpunkt 326 °C. Bläulich-graues Metall. Leicht mit Messer schneidbar. Geringe Zähigkeit. Lote, Auskleidung von Säuretanks, Zisternen, Wasserleitungen, Kabelummantelung.

Zinn:

Chemisches Symbol Sn, Ordnungszahl 50. Silbriges Metall mit leicht gelbem Schimmer. So weich, dass es mit wenig Kraft schneidbar; Zinnstreifen lassen sich von Hand falten. Glänzend weiß, weich, formbar, duktil. Lässt sich zu extrem dünnen Blechen walzen. Feinlot für Legierungen, Schutzüberzug für Eisen-/Stahlbleche, Zinnfolien für feuchtigkeitsdichte Verpackung.

Zink:

Chemisches Element, Symbol Zn, Ordnungszahl 30. Ohne Oxidation sprödes, silberbraunes Metall. Spez. Gewicht 7,1, Schmelzpunkt 420 °C. Wegen starker Beständigkeit gegen Luftkorrosion zur Verzinkung von Stahlblechen. Zu Blechen gewalzt für Dachdeckung und korrosionsfreie, feuchtigkeitsdichte Behälterauskleidungen. Weitere Nutzung: Messingherstellung, Zinkdruckguss.

Titan:

Symbol Ti, Ordnungszahl 22. Schöner Übergangsmetall, silberfarben, niedrige Dichte, hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit. Leicht, hochfest, korrosionsarm – Legierung in Hochgeschwindigkeits-Luftfahrtteilen. Mit Eisen, Aluminium u. a. zu festen, leichten Legierungen für Luftfahrt, Automobil, Mobiltelefone u. a.

Wolfram:

Chemisches Element, Symbol W, Ordnungszahl 74. Seltenes Metall, in der Natur als Verbindungen mit anderen Elementen. Höchster Schmelzpunkt 3422 °C, höchster Siedepunkt 5930 °C. Dichte 19,25 g/cm³ – wie Uran und Gold. In vielen Legierungen mit breitem Anwendungsspektrum. Glühlampen, Röntgenröhren, Gasschweißelektroden, Superlegierungen, Strahlenschutz.

Die obige Erklärung behandelt die gängigen Metallarten in der heutigen Industrie. Hoffentlich fanden Sie den Artikel interessant – teilen Sie ihn gerne mit anderen. Danke fürs Lesen, bis bald!