Warum sind manche Metalle ideal für Wolkenkratzer, während andere perfekt für Elektronik geeignet sind? Die Antwort liegt im Verständnis der Hauptunterschiede zwischen Eisen- und Nichteisenmetallen. Dieser Artikel befasst sich mit den einzigartigen Eigenschaften, der Zusammensetzung und den verschiedenen Anwendungen dieser Metalle und erklärt, was sie voneinander unterscheidet und warum das wichtig ist. Am Ende werden Sie verstehen, warum diese Metalle in allen Bereichen von der Konstruktion bis hin zu Hightech-Geräten eine zentrale Rolle spielen.
Was fällt Ihnen ein, wenn es um Metalle geht?
Wenn es um Metalle geht, denkt man oft an glitzernden Schmuck oder glänzende Töpfe und Pfannen. Mit der Farbe Schwarz assoziieren jedoch die wenigsten Menschen Metalle. Dabei ist "schwarzes Metall" eigentlich eine große Kategorie von Metallen.
Der Begriff "schwarz" kann leicht zu der Annahme verleiten, dass Eisenmetalle schwarz und Nichteisenmetalle bunt sein müssen. Dieser Glaube verleitet viele Menschen zu der Annahme, dass silberweißes Eisen, Chrom und silbergraues Mangan nicht als "schwarze" Metalle gelten können.
Eisen, Chrom, Mangan und ihre Legierungen werden jedoch in die Kategorie der Eisenmetalle aufgenommen. In der Industrie werden diese Metalle unter dem Begriff Eisenmetalle zusammengefasst.
In Wirklichkeit sind reines Eisen und Chrom silberweiß, während Mangan silbergrau ist. Die Oberfläche von Stahl ist in der Regel mit einer Schicht aus schwarzem Fe3O4was zusammen mit der Tatsache, dass Mangan und Chrom hauptsächlich zur Herstellung von Schwarz verwendet werden legierter Stahlkann der Eindruck entstehen, dass diese Metalle "schwarz" sind.
Metalle sind eine Gruppe von Stoffen, die sich durch ihren Glanz, gute Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, starke mechanische Eigenschaften und einen positiven Temperaturkoeffizienten auszeichnen. Es gibt insgesamt 86 Arten von Metallen auf der Welt.
In der Regel werden Metalle aufgrund ihrer Farbe, ihrer Eigenschaften und anderer Merkmale in zwei Gruppen eingeteilt: Eisenmetalle und Nichteisenmetalle.
Eisenmetalle bestehen hauptsächlich aus Eisen, Chrom, Mangan und ihren Legierungen, wie Stahl, Roheisen, Ferrolegierungen, Gusseisen usw. Stahl und Roheisen sind Legierungen auf Eisenbasis mit Kohlenstoff als Hauptzusatzelement und werden unter dem Begriff Eisen-Kohlenstoff-Legierungen zusammengefasst.
Roheisen wird durch die Verhüttung von Eisenerz in einem Hochofen hergestellt und wird hauptsächlich zur Herstellung von Stahl und Gussstücken verwendet.
Gusseisen, mit einer Kohlenstoffgehalt größer als 2.11%, kann durch Schmelzen von Roheisen in einem Ofen gewonnen werden. Das flüssige Gusseisen kann dann zu Gussstücken gegossen werden, die als Eisengussteile.
Eine Ferrolegierung ist eine Legierung, die aus Eisen und Elementen wie Silizium, Mangan und Chrom besteht, Titan, usw. Es ist einer der Rohstoffe für die Stahlerzeugung und dient als Desoxidationsmittel und Legierungselement Zusatzstoff.
Als Stahl wird eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 2,11% bezeichnet, die durch Schmelzen von Roheisen für die Stahlerzeugung in einem Stahlwerksofen nach einem bestimmten Verfahren hergestellt wird. Zu den Stahlerzeugnissen gehören Barren, Stranggussknüppel und das direkte Gießen in verschiedene Stahlgussstücke.
Im Allgemeinen bezieht sich der Begriff "Stahl" auf Eisen, das zu verschiedenen Formen von Stahl gewalzt wurde. Trotz der Tatsache, dass es nur wenige Eisenmetallminen gibt, produziert jede Mine eine große Menge an Eisenmetallen, so dass die Gesamtproduktion an Eisenmetallen 95% der weltweiten Metallproduktion ausmacht!
Eisen, Chrom und Mangan sind die wichtigsten Rohstoffe für die Verhüttung von Eisen und Stahl, die eine entscheidende Rolle in der Volkswirtschaft spielen und als wichtiger Indikator für die Stärke eines Landes dienen.
Weiterführende Lektüre: Was ist eisenhaltiges Metall?
Nichteisenmetalle, die im engeren Sinne auch als NE-Metalle bezeichnet werden, umfassen alle Metalle außer Eisen, Mangan und Chrom. Im weiteren Sinne gehören zu den Nichteisenmetallen auch Nichteisenlegierungen wie Kupfer, Zinn, Blei, Zink, Aluminium, Messing und Bronze, Aluminiumlegierungenund Lagerlegierungen.
Eine Nichteisenlegierung ist eine Legierung, die aus einem Nichteisenmetall als Hauptbestandteil (in der Regel mit mehr als 50%) und einem oder mehreren anderen Elementen besteht. In der Industrie werden auch Metalle wie Chrom, Nickel, Mangan, Molybdän, Kobalt, Vanadium, Wolfram und Titan verwendet.
Weiterführende Lektüre: 72 Verschiedene Arten von Metallen
Diese Metalle werden hauptsächlich als Legierungszusätze verwendet, um die Leistung anderer Metalle zu verbessern. Wolfram, Titan, Molybdän und andere Metalle werden hauptsächlich zur Herstellung von Hartlegierungen für Schneidewerkzeuge. Diese Nichteisenmetalle werden als Industriemetalle bezeichnet.
Nichteisenmetalle lassen sich in Schwermetalle (wie Kupfer, Blei und Zink), Leichtmetalle (wie Aluminium und Magnesium), Edelmetalle (wie Gold, Silber und Platin) und seltene Metalle (wie Wolfram, Molybdän, Germanium, Lithium, Lanthan und Uran) unterteilen.
1958 stufte China Eisen, Chrom und Mangan als Eisenmetalle und die übrigen 64 Metalle als Nichteisenmetalle ein. Zu diesen 64 Nichteisenmetallen gehören Aluminium, Magnesium, Kalium, Natrium, Kalzium, Strontium, Barium, Kupfer, Blei, Zink, Zinn, Kobalt, Nickel, Antimon, Quecksilber, Cadmium, Wismut, Gold, Silber, Platin, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Beryllium, Lithium, Rubidium, Cäsium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Wolfram, Molybdän, Gallium, Indium, Thallium, Germanium, Rhenium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Scandium, Yttrium und Thorium.
Im Vergleich zu reinen Metallen haben Nichteisenlegierungen im Allgemeinen höhere Festigkeit und HärteSie zeichnen sich durch eine höhere Widerstandsfähigkeit, einen geringeren Temperaturkoeffizienten und insgesamt gute mechanische Eigenschaften aus. Zu den gängigen Nichteisenlegierungen gehören Aluminium- und Kupferlegierungen, MagnesiumlegierungNickellegierung, Zinnlegierung, Tantallegierung, Titanlegierung, Zinklegierung, Molybdänlegierung, Zirkoniumlegierung, usw.
Aufgrund der entscheidenden Rolle, die seltene Metalle in der modernen Industrie spielen, werden sie manchmal von den Nichteisenmetallen getrennt und in eine eigene Kategorie eingeordnet, so dass es drei Hauptkategorien von Metallen gibt: Eisenmetalle, Nichteisenmetalle und seltene Metalle.
Im Vergleich zu den Eisenmetallen gibt es bei den Nichteisenmetallen eine viel größere Vielfalt, und es gibt viel mehr Abbaugebiete für Nichteisenmetalle.
Heute sind Nichteisenmetalle und ihre Legierungen zu wichtigen Konstruktions- und Funktionswerkstoffen in verschiedenen Industriezweigen geworden, darunter Maschinenbau, Bauwesen, Elektronik, Luft- und Raumfahrt und Kernenergienutzung.
In der Praxis werden Nichteisenmetalle im Allgemeinen in 5 Kategorien eingeteilt:
Auf den ersten Blick ist die Unterscheidung zwischen eisenhaltigen und nichteisenhaltigen Metallen ganz einfach. Eisenhaltige Metalle enthalten Eisen, Nichteisenmetalle hingegen nicht.
Es gibt jedoch noch weitere Unterschiede, die über diese einfache Schwarz-Weiß-Definition hinausgehen. Die Zusammensetzung und die Anwendungen von Eisen- und Nichteisenmetallen sind sehr unterschiedlich.
Eisenmetall Versprochene Langlebigkeit:
Zu den Eisenmetallen gehören Eisen und viele Formen von Stahl, die weit verbreitete Werkstoffe sind. Aufgrund ihrer Langlebigkeit werden Eisenmetalle häufig für den Bau, für Rohrleitungen und für die Herstellung von Werkzeugen verwendet.
Doch nur weil sie stark sind, heißt das nicht, dass sie nicht vielseitig einsetzbar sind. Stahl zum Beispiel ist eine Kombination aus Eisen und Kohlenstoff, aber durch Anpassung des Verhältnisses dieser Komponenten oder durch Hinzufügen anderer Materialien kann Stahl in alles verwandelt werden, von robusten Stahlträgern, die in Hochhäusern verwendet werden, bis hin zu glänzenden Gussteile aus rostfreiem Stahl.
Beispiele für Eisenmetalle sind:
Nichteisenmetalle garantieren Flexibilität:
Nichteisenmetalle sind vielseitig einsetzbar und eignen sich aufgrund ihrer Vielseitigkeit und einzigartigen Eigenschaften für eine breite Palette von Anwendungen in verschiedenen Branchen.
Zum Beispiel, Kupfer und Aluminium haben die Fähigkeit, Wärme und Strom zu leiten, während viele Nichteisenmetalle die Kernkomponenten der meisten Smartphones bilden.
Darüber hinaus werden Metalle wie Gold und Silber seit Jahrtausenden zu Zierzwecken verwendet.
Einer der Hauptvorteile von Nichteisenmetallen besteht darin, dass sie von Natur aus korrosions- und magnetismusbeständig sind, was sie zu einer beliebten Wahl für viele Anwendungen macht.
Beispiele für Nichteisenmetalle sind:
Die wichtigsten Unterschiede:
Die Hauptunterschiede zwischen Eisen- und Nichteisenmetallen sind ihre Kosten und ihre Zugänglichkeit. Eisenmetalle, wie Kohlenstoff und Eisen, sind in ihren Grundelementen reichlich vorhanden, so dass sie leicht zu beschaffen und relativ preiswert sind.
Nichteisenmetalle wie Gold und Silber sind dagegen selten und aufgrund ihrer weiten Verbreitung tendenziell teurer. Aus diesem Grund werden sie oft als "Edelmetalle" bezeichnet.
Metalle haben bei der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft eine entscheidende Rolle gespielt, denn sie waren an vielen wichtigen Übergängen in der Menschheitsgeschichte beteiligt. Die Bronzezeit und die Eisenzeit, die auf die Steinzeit folgten, sind Beispiele dafür, wie metallische Werkstoffe die menschliche Gesellschaft geprägt haben.
Nach dem Zweiten Weltkrieg führte der Fortschritt in Wissenschaft und Technik zur Entwicklung neuer metallischer Werkstoffe wie Sphäroguss, legiertes Gusseisen, legierter Stahl, hitzebeständiger Stahl, rostfreier Stahl, Nickellegierungen, Titanlegierungen und Sinterkarbiddie seither in der praktischen Produktion eingesetzt werden.
In der heutigen Zeit ist die Forschung und Entwicklung von metallische Werkstoffe hat sich über den traditionellen Bereich der reinen Metalle und reinen Legierungen hinaus entwickelt. Mit den Fortschritten bei den theoretischen und technologischen Grundlagen sind neue Metallwerkstoffe entstanden, darunter Hochtemperatur-Strukturwerkstoffe wie Nanometalle, Legierungen mit hoher/mittlerer Entropie, gerichtet erstarrte kolumnare Kristalle, Einkristalllegierungen, Metallmatrix-Verbundwerkstoffe und Legierungen mit Formgedächtnis.
Metallische Werkstoffe sind eine wesentliche Grundlage für die Entwicklung der menschlichen Gesellschaft geworden. Die Modernisierung der Landwirtschaft, die Modernisierung der Industrie, die Landesverteidigung und der wissenschaftliche und technologische Fortschritt werden alle durch metallische Werkstoffe unterstützt, von landwirtschaftlichen Werkzeugen und mechanischen Teilen bis hin zu hochentwickelten Waffen wie Flugzeugen, Raketen, Feuerpfeilen, Satelliten und Atom-U-Booten sowie Komponenten oder Teilen, die für Spitzentechnologien wie Atomenergie, Fernsehen, Kommunikation, Radar und elektronische Computer benötigt werden.
Gegenwärtig konkurrieren viele Länder auf der ganzen Welt, insbesondere diejenigen mit einer entwickelten Industrie, um die Entwicklung ihrer Metall- und Nichteisenmetallindustrie und die Erhöhung ihrer strategischen Metallreserven.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass metallische Werkstoffe entscheidende Grundstoffe und wichtige strategische Ressourcen für die Volkswirtschaft, das tägliche Leben, die Verteidigungsindustrie und den wissenschaftlichen und technischen Fortschritt sind.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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