Stoffe, Schulbuch

1 Kapitelname 7 Die Umwandlung von Stoffen durch den Menschen 96 Der Vorteil von Stahl ist die Kombination aus Härte und Duktilität . Er ist einerseits duktil genug (unter 1,7 % C), dass man ihn durch Walzen zu Blechen und durch Schmieden zu Maschinenteilen verarbeiten kann. Bei einem C-Gehalt von über 0,5 % hat er aber eine genü- gend große Härte. Die Härte hängt auch von der Art ab, wie der Kohlenstoff im Eisen vorliegt. Daher kann man Stahl härten. Bei hoher Temperatur liegt eine Form von Eisen und Kohlenstoff vor, die aber beim langsamen Abkühlen zerfällt. Diese Form bewirkt große Härte aber auch Sprödigkeit. Daher erhitzt man Stahl beim Härten auf Weißglut und schreckt ihn dann ab. Dadurch wird der Zerfall dieser Struktur verhindert, Stahl wird härter als Glas und spröde. Nun muss man durch vorsichtiges Erwärmen einen Teil dieser Struktur zerfallen lassen, um die Sprödigkeit zu verringern. Dies nennt man Anlassen . Je nach Bedarf kann man so Härte und Sprödigkeit einstellen. Lässt man zu hoch an, ist die Härte fast so gering wie im Weichstahl, einem nahezu kohlenstofffreien Stahl (Versuch 96.1). Abb. 96.1: LD-Verfahren in der Hütte Linz Abb. 96.2: Die vielen Zacken (Zinken), die beim Erstarren des geschmolzenen Metalls entstehen, gaben dem Metall Zink seinen Namen. Andere wichtige Schwermetalle: Kupfer: Hellrotes, weiches und sehr dehnbares Metall. Die wichtigsten Kupfererze sind Kupferkies (CuFeS 2 ) und Buntkupferkies (Cu 3 FeS 3 ) sowie Kupferglanz (Cu 2 S). Verwendet wird Kupfer zur Herstellung von Drähten (elektrischer Leiter), Kesseln und Kühlschlangen. Zink: Sprödes, bläulichweißes Metall mit starkem Glanz (Abb. 96.2). Die wichtigsten Zinkerze sind Zinkblende (ZnS) und Zinkspat (ZnCO 3 ). Seine wichtigste Verwendung ist das Verzinken von Stahlteilen, um sie vor dem Rosten zu schützen (verzinktes Stahlblech). Auch die Becher der herkömmlichen Batterien bestehen aus Zink. Nickel: Silberweißes, glänzendes, polierbares und zähes Metall. Man nimmt an, dass Nickel in großen Mengen im Erdkern vorhanden ist (Nickel-Eisen-Kern). Das wichtigste Nickelerz ist Pentlandit. Der größte Teil des produzierten Nickels wird zur Herstellung von Edelstählen verwendet. Chrom: Zähes, dehnbares, silberweißes Metall mit bläulichem Glanz. Chromeisenerz (FeO • Cr 2 O 3 ) ist das wichtigste Chromerz. Verwen- det wird Chrom zur Herstellung von Edelstählen und zum ober- flächlichen Verchromen von Stahlteilen. Silber: Silber ist ein weißglänzendes, weiches Edelmetall. Es ist das dehnbarste Metall nach Gold. Daher kann man es zu feinen, blaugrün durchscheinenden Folien von Blattsilber auswalzen. Es hat die höchste elektrische und thermische Leitfähigkeit aller Metalle. Der strahlend-weiße Metallglanz des Silbers rührt daher, dass Silber das höchste Reflexionsvermögen für Licht von allen Stoffen aufweist. Gold: Gold ist ein goldgelb glänzendes Edelmetall mit sehr hoher Dichte (19,3 g/cm 3 ). Es ist das dehnbarste aller Metalle. Man kann aus 1 g Gold einen 3 km langen Draht ziehen. Blattgold besitzt eine Dicke von ca. 1 µm. Neben Silber und Kupfer gehört Gold zu den drei besten Leitern von Wärme und elektrischem Strom. Platin: Platin ist ein silbrig glänzendes, sehr zähes und relativ weiches Edelmetall. Nach Osmium und Iridium besitzt Platin die dritt- größte Dichte aller Elemente (21,4 g/cm 3 ). Nimm ein Stück einer alten Stahlfeder mit einer Tiegelzange und glühe es im Gasbren- ner. Lass es anschließend an Luft abkühlen. Die Feder ist weich und verformbar. Sie hat die Spannung verloren. Danach glühe noch- mals und schrecke durch Eintauchen in ein Becherglas mit kaltem Wasser ab. Der Stahl ist hart und zerbricht beim Verformen. Man kann auch Glas ritzen. Nun versuche, durch vorsichtiges Anlassen die Federspannung wiederherzustellen. Versuch 96.1 Bearbeiten von Stahl Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv