Eisen- und Nichteisenmetalle – Eigenschaften, Unterschiede

Eisen- und Nichteisenmetalle unterscheiden sich ganz einfach erklärt durch den Eisengehalt. Technisch gesehen bedeutet dies, dass nicht eisenhaltige Materialien auch Materialien wie Polyethylen, Pflanzenfasern und Holz sind. In der Regel wird diese Terminologie jedoch nur im Bereich der Metallurgie verwendet. In diesem Artikel werden die wichtigsten Unterschiede in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften, den Preis und andere Faktoren erläutert.

ÜBER EISEN

Eisen selbst ist, gemessen an der Masse, das häufigste Element auf der Erde. Die Kruste unseres Planeten enthält 5 % Eisen, während Wissenschaftler vermuten, dass der äußere und innere Kern aus geschmolzenem Eisen besteht, das mit geringen Mengen an Nickel legiert ist. Elementares Eisen kommt auf der Erde nicht natürlich vor, kann aber in Meteoriten gefunden werden und reagiert mit Sauerstoff und Wasser. Eisenmetall ist eines der wichtigsten Materialien in der Geschichte der Menschheit, da es zum Schweißen von Waffen, Werkzeugen und sogar Gebäuden verwendet wurde. Chemisch gesehen ist das Metall ein Kraftpaket, denn es reagiert mit vielen Elementen und kann Legierungen bilden, um bessere Eigenschaften zu erzielen. Auch in der Biologie ist es von großer Bedeutung, da es im Blut Komplexe mit Sauerstoff bildet.

EIGENSCHAFTEN VON EISENHALTIGEN Werkstoffen

Alle eisenhaltigen Materialien enthalten Eisen in der einen oder anderen Form. Das bekannteste eisenhaltige Metall ist Stahl. Aufgrund seiner hervorragenden Fähigkeit, Legierungen zu bilden, gibt es mehr als 1000 verschiedene Stahlsorten. Darüber hinaus wird er häufig in der Bau- und Fertigungsindustrie verwendet. Die bekanntesten Stahlsorten und -gruppen sind: Baustahl, rostfreier Stahl, Werkzeugstahl, HSLA-Stahl, legierter Stahl und Kohlenstoffstahl.

Ein weit verbreiteter Irrglaube über Eisenmetalle ist, dass sie alle durch ihre magnetischen Eigenschaften definiert werden. Es gibt jedoch viele Stahlsorten, die nicht ferromagnetisch sind, da der Ferromagnetismus nicht unbedingt durch das Eisen selbst, sondern durch seine elementare Struktur bestimmt wird. Um es kurz zu machen: Eisenhaltige Werkstoffe sind nicht unbedingt ferromagnetisch. Immerhin ist eine der am weitesten verbreiteten Stahlsorten nicht oder nur sehr schwach ferromagnetisch. Außerdem gibt es ferromagnetische Materialien, die kein Eisen enthalten, wie z. B. Kobalt und Nickel.

Welche anderen Eigenschaften sind für Eisenmetalle charakteristisch, wenn nicht der Magnetismus? Da es so viele Arten von Eisenmetallen gibt, ist es schwer, eine gemeinsame Grundlage zu finden, außer der Tatsache, dass sie Eisen enthalten. Allerdings sind Eisenmetalle im Allgemeinen schwerer als Nichteisenmetalle, da die Dichte von Eisen hoch ist. Die meisten Eisenmetalle können Eisenoxide bilden, wenn sie mit Sauerstoff in Berührung kommen. Dies kann jedoch durch Legierungselemente wie Chrom und Nickel verhindert werden. Zudem haben Eisenmetalle im Allgemeinen eine relativ hohe Streck- und Zugfestigkeit sowie eine hohe Härte.

Übliche Anwendungen für solche Metalle sind Eisenbahnschienen, Schiffscontainer und Automobile.

EIGENSCHAFTEN VON NICHTEISENWERKSTOFFEN

Nichteisenmetalle enthalten keine oder nur sehr geringe Mengen an Eisen. Dies schließt somit alle reinen Metalle ein. Nichteisenmetalle sind im Durchschnitt teurer als Eisenmetalle, da sie im Allgemeinen seltener sind. Zu den gängigen Nichteisenmetallen gehören Edelmetalle wie Gold, Silber und Platin sowie andere Metalle wie Aluminium, Kupfer, Nickel, Zink, Titan und viele weitere. Die meisten dieser Metalle können mit Eisen legiert werden, wodurch in der Regel ein stärkeres und härteres Material entsteht.

Aufgrund ihrer Vielfalt ist es schwierig, allgemeine Aussagen über die mechanischen Eigenschaften von Nichteisenmetallen zu treffen. Sie sind nicht generell härter oder weicher als Eisenmetalle – Nichteisen-Titan ist zum Beispiel eines der härtesten Elemente der Erde, während Gold sehr weich ist. Nichteisenmetalle können sowohl teurer als auch günstiger sein als Eisenmetalle, je nach Material.

WEITERE UNTERSCHIEDE ZWISCHEN EISEN- UND NICHTEISENMETALLEN

Obwohl Eisenmetalle eine große Vielfalt bieten, gibt es viele Fälle, in denen Nichteisenmetalle bevorzugt werden. Beispielsweise würden Flugzeug- und Autokarosserien von der ausgezeichneten Korrosions- und Verschleißfestigkeit von Edelstahl profitieren (vor allem, wenn er gehärtet wurde), doch aus Kosten- und Gewichtsgründen ist Aluminium die bessere Wahl. Es bildet keinen „Rost“ im herkömmlichen Sinne, sondern eine schützende Oxidschicht, die bei Kontakt mit unserer Atmosphäre entsteht. Es gibt zwar Stahlsorten, die nach einem ähnlichen Konzept arbeiten, z. B. wetterfeste Stähle, diese sind jedoch teurer und weisen ein nicht so geringes Gewicht auf.

Nichteisenmetalle sind ebenfalls in teurem Schmuck zu finden, während eisenhaltige Metalle in der Regel für preisgünstigen Schmuck verwendet werden. Das liegt nicht nur am höheren Materialwert. Eisenmetalle sind für die Schmuckherstellung nicht geeignet, da sie rosten und sich abnutzen können. Die Zugabe von Nickel und Chrom kann das Material veredeln, jedoch ist Nickel extrem allergieauslösend und Chrom macht Stahl schwer bearbeitbar.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es viele Arten von Metallen gibt, die sich ganz grob in die beiden Kategorien Eisen- und Nichteisenmetalle einteilen lassen. Ein genauerer Blick auf diese Kategorien zeigt jedoch, dass es eine große Vielfalt an Metallen gibt und es fast unmöglich ist, verallgemeinernde Aussagen über eine Gruppe zu treffen.

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