Metalle sind feste Bauteile, die in verschiedenen Branchen zum Bau, zur Formgebung und zur Unterstützung von Werkzeugen und Maschinen verwendet werden. Sie werden in zwei Hauptgruppen unterteilt: Eisenmetalle und Nichteisenmetalle. Dieser Unterschied wirkt sich auf Festigkeit, Rostbeständigkeit, Kosten und Recycling aus. Die Kenntnis des richtigen Typs hilft, Fehler zu vermeiden und spart Zeit und Geld.
Was ist ein Eisenmetall?
Eisenmetall ist eine Metallart, die grundsätzlich viel Eisen enthält, was ihm Festigkeit verleiht und es sehr hart macht. Der Name kommt vom lateinischen Wort Eisen, was Eisen bedeutet. Diese Metalle werden in vielen Industrieprojekten verwendet.
Core Properties
Magnetisch
Aufgrund ihres hohen Eisengehalts werden sie von Magneten angezogen. Dies macht sie für Motoren und andere Geräte sehr nützlich.
Hohe Zugfestigkeit und Haltbarkeit
Sie sind sehr stabil, d. h. sie verbiegen oder brechen auch unter hohem Druck oder hohem Gewicht nicht so leicht. Neben ihrer Festigkeit sind Eisenmetalle auch sehr langlebig, sodass sie jahrelang unter Belastungen eingesetzt werden können.
Anfällig für Rost
Bei Kontakt mit Wasser und Luft bildet sich Rost. Dies schwächt das Metall mit der Zeit und ist eines der Hauptprobleme bei Eisenmetallen. Sie können jedoch beschichtet oder legiert werden, um Wasser und Luft fernzuhalten. Ein Metall wie verzinkter Stahl wird mit Zink beschichtet, um Wasser und Luft fernzuhalten.
Gängige Arten von Eisenmetallen
Stahl
Stahl ist eine Mischung aus Eisen und Kohlenstoff, die ihn deutlich härter und fester macht. Er lässt sich leicht schneiden, schweißen und formen. Er ist heute das am häufigsten verwendete Metall. Einige Stahlarten sind:
Kohlenstoffstahl
Dies ist eine Stahlsorte mit einem Kohlenstoffgehalt von üblicherweise bis zu etwa 2,11 TP3T (Gewicht). Der Kohlenstoffgehalt bestimmt in der Regel die Festigkeit und Härte. Kohlenstoffarmer Stahl ist weich und leicht zu formen. Kohlenstoffreicher Stahl hingegen ist deutlich härter und behält eine scharfe Schneide.
Legierte stähle
These are mixed with other elements such as Nickel, Chromium, and Molybdenum. These elements are used to enhance properties like rust-resistance, strength, and hardness. Some other alloys can be made to withstand heat or wear in different conditions. For example:
Rostfreier Stahl
Dies ist eine Art legierter Stahl, der Chrom enthält. Das Chrom bildet eine passive Oxidschicht, die das Material vor Rost schützt.
Gusseisen
Gusseisen hat einen sehr hohen Kohlenstoffgehalt, wodurch es unter Druck sehr widerstandsfähig ist. Es kann jedoch reißen, wenn es hart getroffen wird. Andererseits ist es sehr verschleißfest und eignet sich daher gut für Teile, die Reibung ausgesetzt sind.
Schmiedeeisen
Diese Metallart enthält sehr wenig Kohlenstoff. Dadurch ist sie sehr weich und leicht zu formen. Sie wird in der Industrie eingesetzt, da sie rostbeständiger ist als viele andere Eisenmetalle.
Was ist ein Nichteisenmetall?
Dies waren die erste Metalle vom Menschen für die Metallurgie verwendet. Sie enthalten sehr wenig Eisen und die meisten von ihnen enthalten weniger als 1% Eisen.
Wichtige Eigenschaften
Magnetismus
Most non-ferrous metals are not affected by magnets, which makes them very useful in areas where magnetic fields can interrupt performance. However, some of them, such as nickel and cobalt, can be affected by magnets.
Dichte
Some non-ferrous metals like aluminium do not weigh as much as steel and iron. This makes it very easy for them to be handled, transported, and installed, especially when it comes to large-scale production lines. Some others, such as lead and nickel alloys, are considerably heavier.
Korrosionsbeständigkeit
Non-ferrous metals are naturally resistant to rust. This makes them ideal for outdoor use and other kinds of equipment. However, they can still corrode or oxidize in other ways, depending on the environment or chemicals they come in contact with.
Elektrische/thermische Leitfähigkeit
Some of these are also very good at conducting heat and electricity. They are essential in various industries, and their conductivity ensures that there is efficient energy transfer in appliances like electrical grids. Still, many non-ferrous metals are very poor conductors of electricity, such as Bismuth.
Gängige Arten von Nichteisenmetallen
Aluminium
Aluminium ist ein leichtes Nichteisenmetall. Dank seiner Affinität zu Sauerstoff bildet es eine harte Oxidschicht, die die Oberfläche vor Rost schützt.
Kupfer und Legierungen
Copper is very soft and can bend without breaking. It is one of the best conductors out of all non-ferrous metals, which makes it a top choice for wiring. Copper also has alloys such as:
- Messing: Es handelt sich um eine Legierung aus Kupfer und Zink. Sie lässt sich sehr gut bearbeiten und ist zudem korrosionsbeständig. Dank ihrer geringen Reibung wird sie üblicherweise in mechanischen Systemen eingesetzt.
- Bronze: Es handelt sich um eine Kupferlegierung, die hauptsächlich aus Zinn besteht. Es können jedoch auch andere Elemente wie Aluminium oder Phosphor enthalten sein. Es ist zäher als reines Kupfer und zudem rostbeständig.
Führen
Blei ist schwer und weich. Es schmilzt bei niedrigen Temperaturen, unterliegt aber aufgrund seiner Giftigkeit strengen Vorschriften.
Zink
Dies ist bekannt für den Schutz von Stahl durch einen Prozess namens Galvanisierung. Es hat außerdem einen sehr niedrigen Schmelzpunkt. Es lässt sich leicht formen, allerdings kann Hitze erforderlich sein, um ein Reißen der Struktur zu verhindern.
Zinn
Dieses Metall ist weich, rostbeständig und verbindet sich gut mit anderen Metallen. Es wird hauptsächlich zum Beschichten von Stahl und zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Legierungen verwendet.
Titan
Dieses Material ist aufgrund seines stabilen Schutzfilms für seine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit bekannt. Darüber hinaus bietet es eines der besten Festigkeits-Gewichts-Verhältnisse.
Edel- und Spezialmetalle
Metalle wie Gold und Silber sind sehr gute Leiter und zudem korrosionsbeständig. Platin ist ein weiteres besonderes Metall, das sowohl chemikalien- als auch hitzebeständig ist.
Nebeneinander-Vergleichstabelle
Um diese Metalle besser zu verstehen, vergleichen Sie ihre Eigenschaften nebeneinander:
| Eigentum | Eisenmetalle | Nichteisenmetalle |
| Eisengehalt | Sie enthalten typischerweise eine große Menge Eisen. | Nichteisenmetalle haben einen sehr geringen bis gar keinen Eisengehalt. |
| Magnetisch | Die meisten Eisenmetalle sind magnetisch. | Nicht alle Nichteisenmetalle sind nicht magnetisch. |
| Korrosionsbeständigkeit | Ohne Beschichtung rosten diese Metalle schnell, wenn sie Luft und Feuchtigkeit ausgesetzt werden. | Sie sind von Natur aus korrosionsbeständig, selbst unter rauen Bedingungen. |
| Dichte | Eisenmetalle haben typischerweise eine hohe Dichte. | Die Dichte variiert extrem stark. |
| Leitfähigkeit | Sie haben einen hohen elektrischen Widerstand und eine geringere Wärmeübertragung. | Viele Nichteisenmetalle sind schlechte Leiter. |
Einige Metalle verstoßen jedoch gegen diese allgemeinen Regeln. Zum Beispiel:
- Rostfreier Stahl: This is a ferrous metal, but it is resistant to rust, thanks to the chromium it contains.
- Titan: This is non-ferrous, but still offers high tensile strength and relatively low density.
Anwendungen & Use Cases
Eisenmetalle
Aufgrund ihrer Stärke und Zuverlässigkeit werden Eisenmetalle in Bereichen eingesetzt, in denen Festigkeit und Halt erforderlich sind:
Tragwerksplanung
Eisenmetalle finden sich in Stahlträgern und -stützen, die beim Bau von Brücken, Tunneln und Gebäuden verwendet werden. Auch Eisenbahnschienen und Eisenbahnwaggons werden aufgrund ihrer Langzeitstabilität aus Metallen wie Stahl und Eisen hergestellt.
Schwerlastmaschinen und Automobilkomponenten
Parts like press bodies, hydraulic parts, and gear housings are mostly made from steel or cast iron. Steel offers the impact resistance needed for forging, drilling, and mining, while cast iron is valued for its good wear resistance
Im Automobil- und Schwertransportbereich werden Eisenlegierungen zur Herstellung von Kurbelwellen, Achsen, Motorblöcken und Getriebesystemen verwendet. In diesen Bereichen sind Teile, die den Belastungen lange standhalten, von großer Bedeutung.
Non‑Ferrous Metals
Diese werden vor allem in Bereichen gewählt, in denen Präzision wichtiger ist als rohe Kraft, wie zum Beispiel:
Luft- und Raumfahrt und Transport
Leichtmetalle wie Aluminium und Titan werden als Kernkomponenten in Flugzeugrahmen und -befestigungen verwendet. Dank ihrer geringeren Dichte verbessern sie die Treibstoffeffizienz und die Nutzlastkapazität.
Elektroinstallation, Dachrinnen und Sanitärinstallationen
Dank seiner hohen Leitfähigkeit gilt Kupfer als Industriestandard für Stromleitungen, Elektromotorwicklungen und Schaltanlagen. Es wird auch in Rechenzentren und erneuerbaren Energiesystemen eingesetzt, wo eine gute Energieübertragung wichtig ist. Kupfer und Messing sind zudem korrosionsbeständig und daher ideal für Trinkwassersysteme in Sanitärinstallationen.
In der Elektronik werden Gold, Silber und Kupfer auch in Leiterplatten und Steckverbindern verwendet, wo eine präzise Leitfähigkeit entscheidend ist. Zinkbeschichtete Komponenten kommen auch häufig in Dach- und Dachrinnensystemen zum Einsatz, um Witterungseinflüssen ohne ständige Wartung standzuhalten.
Dekorative und Präzisionskomponenten
Gold, Silber und Bronze werden zur Herstellung von Ringen, Statuen und Münzen verwendet. Metalle wie Messing, Bronze und Aluminium werden aufgrund ihrer Optik und Korrosionsbeständigkeit auch für architektonische Oberflächen, Armaturen und Industriedesign bevorzugt.
Recycling und wirtschaftliche Faktoren
Metalle gehören zu den am häufigsten recycelten Materialien weltweit, werden aber nicht alle auf die gleiche Weise recycelt. Manche halten dem Recyclingprozess besser stand als andere.
Recycling Rates
Eisenschrott: Eisenmetalle wie Stahl und Eisen werden häufig recycelt. Schrott kann aus alten Autos, Gebäuden und Maschinen gewonnen werden. Allerdings kann er jedes Mal, wenn er zur Wiederverwendung eingeschmolzen wird, an Qualität verlieren. Dies kann die Festigkeit und Haltbarkeit des Metalls erheblich beeinträchtigen.
Nichteisenschrott: Das Recycling von Nichteisenmetallen ist in der Regel schonender und wertvoller. Metalle wie Kupfer, Aluminium und Messing behalten auch nach vielen Recyclingprozessen ihre Qualität. Da Nichteisenmetalle wertvoller sind, werden sie meist manuell oder maschinell sortiert.
Cost Differences
Eisen ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente. Eisen wird in der Regel in großen Mengen abgebaut und zu Stahl verarbeitet. Dadurch sind Eisenmetalle kostengünstig und können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Auch nach der Verarbeitung und Formgebung sind sie noch kostengünstig.
Nichteisenmetalle hingegen sind seltener. Daher sind ihre Gewinnung und Raffination teurer. Metalle wie Gold, Silber, Titan und Nickel sind deutlich seltener zu gewinnen und zu verarbeiten. Deshalb werden sie meist als Edelmetalle bezeichnet.
Das richtige Metall auswählen
Bei der Auswahl eines Metalls ist es wichtig, genau zu wissen, was für den Auftrag erforderlich ist. Hier ist eine Checkliste, die Ihnen bei der Entscheidung hilft:
Check the Mechanical Strength Needed
Wenn starke Stützbalken benötigt werden, sollten Sie Eisen oder Stahl verwenden. Für leichte und robuste Arbeiten sollten Sie jedoch Titan oder Aluminium verwenden.
Consider the Weight
Wenn es auf das Gewicht ankommt, wie etwa bei Flugzeugen oder Fahrrädern, sollten Sie am besten Aluminium oder andere leichte Nichteisenmetalle verwenden.
Factor the Corrosion Exposure
Wenn das Teil Regen oder Salz ausgesetzt ist, verwenden Sie Metalle wie Edelstahl, Aluminium oder Zink. Normalstahl oder Gusseisen benötigen eine Beschichtung.
Will It Need to Conduct Power or Heat?
Verwenden Sie Metalle wie Kupfer oder Silber zum Verdrahten oder Heizen von Teilen.
Check for Magnetism
If you need magnetic parts for components like motors, go for metals with high iron levels. But if there are sensitive components, then use non-magnetic metals like aluminium.
Formbarkeit
If you need parts that won’t crack, then it’s best to use metals like copper, low carbon steels, and wrought iron, which have high formability.
Review Your Budget
Wenn das Budget knapp ist, verwenden Sie Standardstahl oder Eisen, da diese deutlich günstiger sind. Wenn jedoch bei den Projekten höhere Leistungsanforderungen bestehen, investieren Sie in Nichteisenmetalle.
Fazit
Das beste Material ist nicht immer das billigste oder stärkste. Es ist dasjenige, das den Anforderungen der Arbeit entspricht. Wenn das Metall versagt, versagt das System. Wenn Sie sich bei der Auswahl nicht sicher sind, HDC Manufacturing’s team can help you Machen Sie es richtig mit unserer kompetenten Unterstützung und hochwertigen Versorgung.
