Literatur zu Metallen

Hallo Leute,

nachdem ich mich vor ca. einem halben Jahr mal mit dem Metallbau das erste Mal beschäftigt habe, möchte ich mich da mal in das Thema etwas mehr einlesen. Ich habe mich mal auf der Wiki Seite zum Edelstahl z.B. umgeschaut und dort auch die Erklärung einiger Stahlsorten entdeckt. Auch kenne ich die Stahlfibel. Allerdings fehlt mir da irgendwie so der rote Faden. Ich möchte verstehen können, aus welchem Material die Gitterstäbe im Knast sind und wieso das Stahl eines Panzerrohrs bei Messermachern so beliebt ist und die das offenbar nicht selbst herstellen können.

Ich würde mich freuen, wenn ihr mir da etwas helfen könnt. Merci!

Hey terz,

also gut, ich versuche es mal, auch wenn das bei mir schon eine Weile her ist mit der Metallkunde. Da du nach den Verwendungszwecken fragst erst mal ein paar Grundüberlegungen.

Ein Material muss den Anforderungen die an das Bauteil gestellt werden genügen. Er muss nicht besser sein, darf aber keinesfalls schlechter sein. Dazu kommt natürlich in den meisten Fällen der Kostendruck. Also das Bauteil sollte im Regelfall so günstig wie möglich Hergestellt werden. Also nimmt man in der Regel immer das günstigste Material welches für die Art der Beanspruchung und die Dauer der Auslegung geeignet ist. Jetzt müssen wir nur noch klären was einen Stahl billiger oder teurer macht, welche Ansprüche an Ihn gestellt werden und wie diese mit den Kosten zusammen hängen.

Grundsätzlich kann man sagen das es ziemlich viele unterschiedliche Ansprüche an Bauteile und damit den Werkstoff gibt (eine Auswahl aber bei weitem nicht komplett):
- Schwingfestigkeit (z.B. Bei Eisenbahnwellen und Achsen)
- Warmfestigkeit (quasi die Betriebstemperatur)
- Medienbeständigkeit (z.B. Beständigkeit gegen eine spezielle Säure/Lauge oder z.B. gegen Chlor in Schwimmbädern)
- Mechanische Belastbarkeit
- Schweißbarkeit
- Magnetisch / nicht Magnetisch
- ...

es gibt also eine Unmenge an Eigenschaften die so ein Stahl mit sich bringt. Und diese Eigenschaften haben ihren Ursprung im Aufbau des Stahls. Wenn du bei Google mal "Korngrenzen" und "Stahl" eingibst kommen viele Bilder von verschiedenen Materialien die Geschliffen und unter ein Mikroskop gelegt wurden. Hier erkennt man gut das Stahl letztendlich aus vielen einzelnen Kristallen besteht. Zum einen kann man heute die Anordnung dieser Kristalle beim Giesprozess beeinflussen (so werden Turbinenschaufeln als Beispiel mitlerweile so gegossen das die ganze Schaufel aus nur noch einem Kristall besteht). Zum Anderen kann man das Gefüge aber auch durch die Menge des Kohlenstoffs im Stahl und durch die Zugabe von Legierungsbestandteilen beeinflussten.
Und genau hier liegt der Knackpunkt. Die Legierungsbestandteile sind oft sehr Teure Substanzen wie z.B. Nickel, Chrom, Vanadium, Wolfram usw. Je mehr dieser Bestandteile ein Stahl besitzt, desto teurer wird er. Mit Hilfe dieser Legierungselemente kann man die Eigenschaften ganz massiv beeinflussen. So kann z.B. auch der Kristallaufbau als Ferrit (Kubisraumzentriertes Gitter) und Austernit (Kubischflächenzentriertes Gitter) mit Hilfe dieser Bestandteile eingestellt werden. Interessant hierbei ist das Ferrit Magnetisch ist, und Austernit nicht. Durch die Zugabe von Legierungen kann ich also geziehlt einstellen ob ein Stahl Magnetisch sein soll oder eben nicht. Das geht mit den anderen Eigenschaften auch (mehr oder Weniger. Es ist ja nicht umsonst eine Eigene Wissenschaft).

Um zu deinem Beispiel zurück zu Kehren... Welchen Stahl setzt man wohl im Gefängniss ein:
Die Belastungen sind gering. Evtl. Soll er nicht Rosten und schweißbar sein... also tut jeder dubblige stahl der nicht Rostet und schweißbar ist. Wird also recht günstig sein, und wenig Legierungsbestandteile haben.

Das Panzerrohr sieht aber anders aus. Ein paar Überlegungen dazu:
Ein Panzerrohr ist ein hoch beanspruchtes Teil. Zum Einen unterliegt es gigantischen Druck- und Temperaturschwankungen, zum anderen Ist die Mechanische Beanspruchung durch das Projektil was rausfliegt auch ziemlich hoch. Und zu guter Letzte muss es auch noch Hochtemperaturkorresionsbeständig sein. Ich bin kein Held in der Werkstofftechnik, aber soweit ich weiß ist Nickel ein guter Legierungspartner für Stähle die hohe Temperaturen aushalten müssen und zudem kann man diese Stähle glaube ich auch gut Nitrieren um sie extrem hart zu machen. Der Stahl eines Panzers wird aber auch im Schmiedeverfahren verdichtet (ähnlich wie die alten Samurai-Schwerter) und erhällt hierbei eine unheimlich hohe Härte bei gleichzeitig guter Zähigkeit. Beides sind schwer zu vereinbahrende Kriterien (man erinnere sich an die gute Keramikschüssel von der Oma... Keramik ist unheimlich hart, aber wenn man sie fallen lässt halt doch nicht so zäh wie eine neue Tupperschüssel... deswegen zerbricht das eine, und das andere nicht). Ein Panzer braucht aber beide Eigenschaften um Treffer aushalten zu können. Diese Eigenschafften sind aber auch für Messer unheimlich gut zu gebrauchen. Die Härte bestimmt letztendlich wie Scharf ein Messer maximal geschliffen werden kann und wie lange es seine Schärfe beibehält (die sogenannte Schneidhaltigkeit). Wird das Messer aber zu spröde dann bricht die Klinge leicht. Letztendlich könnten die "Messermacher" diesen Stahl durchaus auch kaufen (mal abgesehen von Geheimhaltungserklärungen der Legierungsbestandteile) aber alles in allem ist die Mechanische Prozedur die der Stahl nach seinem Guss noch durchlaufen muss zu aufwändig und es ist einfach deutlich günstiger das Metall wieder zu verwenden.

Soviel dazu. Ich hoffe es war das ein oder andere Interessante für dich dabei. Ansonsten schau mal bei Amazon nach Büchern zum Thema Materialkunde oder Werkstoffwissenschaften. Wie gesagt, das ist eine eigene Wissenschaft für sich.

Viele liebe Grüße
Jeti

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