Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 139 Metalle 10 10.3 Ein Metall für alle Zwecke Stahl Stähle sind die am meisten verwendeten metallischen Werkstoffe, vor allem deshalb, weil ihre Eigenschaften s ehr gut an jede Anforderung angepasst werden können. Es gibt quasi den richtigen Stahl für jede Anwendung. W ir bauen da mit (siehe Abb. 10.10), wir machen sowohl r iesige Maschinen als auch winzige Schrauben daraus. Als Stahl wird eine ohne Nach- behandlung schmiedbare Eisenlegierung bezeichnet. Laut Norm DIN EN 10020 muss der Kohlenstoffgehalt dafür unter 2,06% liegen. Die Härte des Stahls steigt mit zunehmender Menge an Kohlenstoff. Der ganz weiche und verformbare Blumendraht enthält fast gar keinen Kohlenstoff, sondern ist fast reines Eisen. Für die meisten Anwendungen wäre das viel zu weich. Heute versucht man Stähle zu entwickeln, die gleichzeitig fest und gut verformbar sind. Stähle können auch Legierungsmetalle in größeren oder kleineren Konzentrationen enthalten. Der Anteil des Eisens muss aber immer größer sein als der jeden anderen Legie- rungsbestandteils. F13 Beantworte die folgenden Fragen! Berechne den Eisengehalt in Massenprozent der wichtigsten Eisenmineralien: Magnetit, Hämatit, Siderit und Pyrit. L Nenne alle Stoffe, die in einen Hochofen hineingehen und ihn verlassen. Gib bei den Rohstoffen ihre Funktion im Hochofen an, bei den Produkten die Verwendungsmöglichkeiten. L 10.2 F11 B1 F12 A1 Was ist Stahl eigentlich genau, wenn er so unter- schiedliche Eigenschaften haben kann? Wie wird aus Roheisen Stahl? Hart und abriebfest, korrosionsbeständig und chemi- kalienfest und vieles mehr. Wodurch erhält der Stahl seine verschiedenen Eigenschaften? F13 F14 F15 Abb. 10.10: Eiffelturm – das Wahrzei- chen von Paris – bestehend aus mehr als 18 000 Stahlbauteilen Zusammenfassung Im Hochofen wird aus Eisenerz, Koks (besonders reine Kohle), Kalk und Luft Roheisen produziert. Der Koks ver- brennt zu Kohlenmonoxid , dem Reduktionsmittel . Dieses reagiert mit dem Erz und Eisen entsteht . Der Kalk bindet Verunreinigungen und wird zur Schlacke . Alternative Verfahren der Eisenherstellung sind das Corex- Verfahren und das Thermit-Verfahren . V 10.1 L Thermitverfahren Geräte und Chemikalien: Eisen(III)oxid, Aluminiumpulver, Kaliumpermanganat, feines Eisenpulver, Magnesiumband, Bunsenbrenner, Keramikblu- mentopf, Metallwanne, Stativ, Stativklemme, Sand, Magnet Durchführung: Man mischt 14,5g Eisenoxid mit 5,5g Aluminiumpulver und füllt das Gemisch in den Keramikblumentopf, dessen untere Öffnung mit einem kleinen Stück Papier verschlossen wur- de. Der Keramikblumentopf wird über einer sandbefüllten Metallwanne befestigt. In eine Mulde des Gemisches kommt als Zündmischung ein Gemenge aus je 1 g Kaliumpermanganat und Eisenpulver. Da hinein steckt man das Magnesiumband, das ein paarmal gefaltet wurde, das andere Ende sollte über den Topfrand hinausragen. Das Magnesiumband wird mit dem Bunsen- brenner entzündet. Die Reste können im Restmüll entsorgt werden. Aufgabe: Beobachte und beschreibe den Versuch! Nach dem Abküh- len kann mit einem Magneten versucht werden eventuell entstandenes Eisen aus dem Sandbett zu holen. e Abb. 10.9: Versuchs- ansatz V 10.2 Nachweis von Kohlenstoff in Gusseisen und Stahl Geräte und Chemikalien: Gusseisenstücke, Stahlnagel, Blumendraht (ohne Kunst- stoffhülle), andere Stahlproben, Salzsäure (konzentriert) Durchführung: Man löst jeweils kleine, ungefähr gleich große Stücke des Materials in konz. Salzsäure. Kohlenstoff bleibt als unlös- licher Rest zurück. Die Lösungen über den Behälter S entsorgen. Aufgabe: Vergleiche den Kohlenstoffgehalt der Proben. e Z Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv