Eisenmetalle vs. Nichteisenmetalle: Ein umfassender Leitfaden

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.

Kerneigenschaften:

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

Diese werden mit anderen Elementen wie Nickel vermischt, Chromund Molybdän. Diese Elemente verbessern Eigenschaften wie Rostbeständigkeit, Festigkeit und Härte. Einige weitere Legierungen können so hergestellt werden, dass sie unter verschiedenen Bedingungen hitze- oder verschleißbeständig sind. Zum Beispiel:

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.

Haupteigenschaften:

Magnetismus

Die meisten Nichteisenmetalle werden von Magneten nicht beeinflusst, was sie in Bereichen sehr nützlich macht, in denen Magnetfelder die Leistung beeinträchtigen können. Einige von ihnen, wie beispielsweise Nickel und Kobalt, können jedoch durch Magnete beeinflusst werden.

Dichte

Einige Nichteisenmetalle wie Aluminium wiegen nicht so viel wie Stahl und Eisen. Dies erleichtert die Handhabung, den Transport und die Installation, insbesondere bei großen Produktionslinien. Einige andere, wie Blei- und Nickellegierungen, sind erheblich schwerer. 

Korrosionsbeständigkeit

Nichteisenmetalle sind von Natur aus rostbeständig. Daher eignen sie sich ideal für den Einsatz im Außenbereich und für andere Geräte. Allerdings können sie je nach Umgebung oder Chemikalien, mit denen sie in Kontakt kommen, dennoch korrodieren oder auf andere Weise oxidieren.

Elektrische/thermische Leitfähigkeit

Einige davon leiten Wärme und Strom sehr gut. Sie sind in verschiedenen Branchen unverzichtbar und gewährleisten durch ihre Leitfähigkeit eine effiziente Energieübertragung in Geräten wie Stromnetzen. Dennoch sind viele Nichteisenmetalle, wie beispielsweise Wismut, sehr schlechte Stromleiter.

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

Kupfer ist sehr weich und kann gebogen werden, ohne zu brechen. Es ist einer der besten Leiter aller Nichteisenmetalle, Das macht es zur ersten Wahl für die Verkabelung. Kupfer hat auch Legierungen wie:

• 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:

Einige Metalle verstoßen jedoch gegen diese allgemeinen Regeln. Zum Beispiel:

• Rostfreier Stahl: Dies ist ein Eisenmetall, aber es ist rostbeständig, dank des enthaltenen Chroms.
• Titan: Dies ist nicht eisenhaltig, bietet aber dennoch eine hohe Zugfestigkeit und eine relativ geringe Dichte.

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

Teile wie Pressenkörper, Hydraulikteile und Getriebegehäuse werden meist aus Stahl oder Gusseisen hergestellt. Stahl bietet die für Schmieden, Bohren und Bergbau erforderliche Schlagfestigkeit, während Gusseisen für seine gute Verschleißfestigkeit geschätzt wird

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.

Nichteisenmetalle:

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.

Recyclingquoten:

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.

Kostenunterschiede:

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:

1. Überprüfen Sie die erforderliche mechanische Festigkeit

Wenn starke Stützbalken benötigt werden, sollten Sie Eisen oder Stahl verwenden. Für leichte und robuste Arbeiten sollten Sie jedoch Titan oder Aluminium verwenden.

2. Berücksichtigen Sie das Gewicht

Wenn es auf das Gewicht ankommt, wie etwa bei Flugzeugen oder Fahrrädern, sollten Sie am besten Aluminium oder andere leichte Nichteisenmetalle verwenden.

3. Berücksichtigen Sie die Korrosionsbelastung

Wenn das Teil Regen oder Salz ausgesetzt ist, verwenden Sie Metalle wie Edelstahl, Aluminium oder Zink. Normalstahl oder Gusseisen benötigen eine Beschichtung.

4. Muss es Strom oder Wärme leiten?

Verwenden Sie Metalle wie Kupfer oder Silber zum Verdrahten oder Heizen von Teilen.

5. Auf Magnetismus prüfen

Wenn Sie magnetische Teile für Komponenten wie Motoren benötigen, Entscheiden Sie sich für Metalle mit hohem Eisengehalt. Aber wenn es empfindliche Komponenten gibt, dann verwenden Sie nichtmagnetische Metalle wie Aluminium.

6. Formbarkeit

Wenn Sie Teile benötigen, die nicht brechen, dann verwenden Sie am besten Metalle wie Kupfer, kohlenstoffarmer Stahl und Schmiedeeisen, die eine hohe Formbarkeit aufweisen.

7. Überprüfen Sie Ihr 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, Unser Team kann Ihnen helfen Machen Sie es richtig mit unserer kompetenten Unterstützung und hochwertigen Versorgung.