Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 141 Metalle 10 Durch mechanische Behandlung im festen Zustand (Schmie- den, Walzen, …) verändern sich die Kristalle im Stahl, je stärker man den Stahl dabei oder auch danach erhitzt desto eher können sich die Teilchen wieder neu ordnen. Die Zumischung verschiedener Legierungselemente be- einflusst die Eigenschaften sehr stark (siehe Tab 10.1). Die Mengen der Beimischungen können von wenigen Zehntel Prozent bis zu zweistelligen Prozenten reichen. Legierungselement Eigenschaften Vanadium erhöht Härte und Hitzebeständigkeit Molybden verbessert Verschleißfestigkeit Kohlenstoff erhöht Härte, verringert Schweißbarkeit, senkt Schmelzpunkt Chrom verbessert Korrosionsbeständigkeit und Wärme- leitfähigkeit Mangan erhöht Zugfestigkeit Wolfram erhöht Hitzebeständigkeit bis 3400 °C Nickel erhöht Festigkeit, Hitze- und Chemikalien- beständigkeit, verringert Wärmeausdehnung Tab. 10.1: Legierungselemente und ihre Einflüsse auf den Stahl Die Einteilung der Stahlsorten nach ihrer chemischen Zu- sammensetzung ist in der Norm DIN EN 10020/00 geregelt. Darin wird zwischen folgenden Gruppen unterscheiden: –– unlegierte Stähle mit nur minimalen Anteilen an Fremd- elementen –– nichtrostende legierte Stähle mit einem C-Gehalt unter 1,2% und einem Chromgehalt über 10,5% –– andere legierte Stähle Abb. 10.14: E isen-Kohlenstoffdiagramm Fe-C-Diagramm Im Eisen-Kohlenstoff-Dia- gramm ist zu erkennen, wie der Gehalt an Kohlenstoff das Gefüge und den Schmelzpunkt beeinflusst. Kohlenstoff ist bei niedrigen Temperaturen nur bis zu 0,05% im Eisen löslich. Bei höheren C-Gehalten bildet sich eine sehr harte Verbindung (Fe 3 C, Zementit). Bei noch höheren C-Gehalten bildet sich zwischen den Kristallen freier Grafit. Beim langsamen Ab- kühlen des Stahls haben die Atome Zeit, sich zu ordnen und es entstehen die im Diagramm angegebenen Strukturen. Durch rasches Abkühlen kann das Ordnen verhindert werden. i Stähle werden mit Kurzbezeichnungen (EN 10027) gekenn- zeichnet. Aus diesem System sind die wichtigsten Eigen- schaften eines Stahls (z. B. W für wetterfest) und seine Einsatzgebiete (z. B. S für Baustahl) ablesbar. Die genauen Eigenschaften und Zusammensetzungen der Stähle sind dann in einer Vielzahl von Produktnormen geregelt. ( F15 ) Stahl und Umwelt Stahl ist schon immer ein vollständig recyclingfähiger Werkstoff gewesen. Heute wird fast der gesamte Altschrott gesammelt und recycelt. Dabei treten keinerlei Qualitäts- verluste auf und die Wiederverwertung kann theoretisch unendlich oft durchgeführt werden. Bei der Herstellung des Roheisens und Stahls werden alle Nebenprodukte so gut es geht ebenfalls verwertet, dadurch entsteht kaum Abfall. In den letzten Jahren wurden auch die Abgasreinigungsan- lagen in der Stahlindustrie stark verbessert, wodurch z. B. die Staubemissionen stark reduziert werden konnten. Pro- blematisch sind aber immer noch die NO x und CO 2 Abgaben (siehe dazu Kap. 12.3). Abb. 10.15: Beispiele für Stahlbezeichnungen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv