Metallarten – von den Leichtmetallen bis hin zum Edelstahl
Metalle lassen sich anhand verschiedener Kriterien wie ihrer Dichte oder ihrer Korrosionsbeständigkeit in Gruppen unterteilen. Die Zuordnung zu einer bestimmten Metallart hängt daher stets davon ab, welche Eigenschaft man betrachtet. Hier erfahren Sie, wodurch sich die einzelnen Metallarten wie die Schwermetalle oder Edelmetalle auszeichnen. Vorab jedoch eine Definition des Begriffs Metall, denn neben bekannten Vertretern wie Eisen, Silber und Aluminium gibt es zahlreiche Metalle, die vielen Menschen gänzlich unbekannt sind.
Metalle weisen aufgrund ihrer metallischen Bindung mit frei beweglichen Elektronen die folgenden vier Eigenschaften auf:
- eine hohe elektrische Leitfähigkeit, die mit dem Anstieg der Temperatur abnimmt
- eine hohe Wärmeleitfähigkeit
- eine Duktilität, also Verformbarkeit
- einen metallischen Glanz
Durch ihre Duktilität oder Verformbarkeit lassen sich Metalle gut bearbeiten und beispielsweise zu dünnen Blechen formen. Die hohe Wärmeleitfähigkeit zeigt sich schon allein dadurch, dass Metalle sich unter normalen Bedingungen kühl anfühlen.
Leicht- und Schwermetalle
Weitere typische Merkmale von Metallen sind ihre hohe Dichte und Festigkeit. Die Dichte unterscheidet sich bei den einzelnen Metallarten jedoch stark. Aus diesem Grund unterscheidet man zwischen Leichtmetallen und Schwermetallen. Alle Metalle mit einer Dichte von weniger als fünf Gramm pro Kubikzentimeter zählen zu den Leichtmetallen, alle Metallarten mit einer Dichte von 5 g/cm³ oder mehr zu den Schwermetallen. Hier eine Liste:
| Leichtmetalle | Schwermetalle |
|---|---|
| Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium, Francium, Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Scandium, Yttrium, Titan, Aluminium | Osmium, Iridium, Platin, Gold, Rhodium, Ruthenium, Palladium, Silber, Rhenium, Wolfram, Tantal, Quecksilber, Hafnium, Thallium, Blei, Molybdän, Bismut, Kupfer, Nickel, Cobalt, Cadmium, Niob, Eisen, Mangan, Zinn, Indium, Chrom, Zink, Antimon, Zirconium, Lanthan, Vanadium, Gallium, Radium |
Edelmetalle und unedle Metalle
Die Unterteilung von Metallen in die Gruppe der Edelmetalle und die Gruppe der unedlen Metalle erfolgt auf Basis ihrer Korrosionsbeständigkeit. Edelmetalle sind sehr korrosionsbeständig und rosten unter normalen Bedingungen an der Luft nicht. Sie reagieren außerdem nicht mit anderen Stoffen und sind dadurch säurebeständig.
Edelmetalle sind Kupfer, Silber, Gold, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Rhenium, Osmium, Iridium, Platin und Quecksilber. Alle anderen Metalle aus der obigen Tabelle zählen zu den unedlen Metallen.
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Legierungen
Legierungen bestehen aus mehreren Metallarten. Zu den bekanntesten Vertretern dieser Gruppe gehören Messing, das aus Kupfer und Zink besteht, und die aus Kupfer und Zinn hergestellte Bronze. Auch eine Mischung mit einem nicht-metallischen Rohstoff wird als Legierung bezeichnet, sofern die typischen Eigenschaften von Metall bewahrt bleiben.
Eine weitere wichtige Legierung ist der Stahl. Sein Hauptbestandteil Eisen wird vor allem mit Kohlenstoff, aber auch mit anderen Elementen versetzt. Sie verleihen dem Endprodukt Stahl die nötige Härte und weitere Eigenschaften. So erhöht zum Beispiel ein hoher Anteil Chrom und Nickel die Korrosionsbeständigkeit, während Wolfram die Formbarkeit bei hohen Temperaturen verbessert. Eine Legierung mit Wolfram kommt deshalb häufig bei Werkzeugstählen zum Einsatz.
Eine Eisenlegierung mit einem Anteil Kohlenstoff von mehr als zwei Prozent wird als Gusseisen bezeichnet. Bei Stahl liegt der Kohlenstoffgehalt dagegen unter zwei Prozent.
Durch die Frage, ob ein Metall Eisen enthält, ergibt sich eine weitere Unterteilung in die Eisenwerkstoffe, zu denen auch Stahl zählt, und die Nichteisenmetalle (NE-Metalle).
Legierter und unlegierter Stahl
Genau genommen ist jeder Stahl legiert, denn er enthält immer Kohlenstoff. Dennoch unterscheidet man zwischen legierten und unlegierten Stählen. Legierter Stahl enthält neben Kohlenstoff mindestens ein weiteres Element.
Beträgt der Anteil Kohlenstoff und anderer Elemente an der Gesamtmasse weniger als fünf Prozent, spricht man von niedrig legierten Stählen; liegt er darüber, von hochlegierten Stählen.
Edelstahl und nichtrostender Stahl
Edelstahl ist ein besonders reiner Stahl, bei dem der Anteil anderer Inhaltsstoffe auf bestimmte Prozentsätze begrenzt ist. Er kann zu den legierten oder den unlegierten Stählen gehören und wird beim Legieren mit vielen anderen Metallen kombiniert. So entstehen zum Beispiel der Chromstahl und der Chromnickelstahl.
Landläufig wird Edelstahl häufig als nichtrostender Stahl bezeichnet. Diese Gleichsetzung ist jedoch nicht richtig, denn obwohl dies häufig der Fall ist, gehört nicht jeder Edelstahl zu den nichtrostenden Stählen. Ebenso zählt nicht jeder nichtrostende Stahl zur Gruppe der Edelstähle.
Nichtrostende Stähle zeichnen sich – wie ihr Name schon sagt – durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit aus. Sie enthalten mindestens 10,5 % Chrom und höchstens 1,2 % Kohlenstoff. Durch diese Kombination bildet sich beim Kontakt mit Sauerstoff auf ihren Oberflächen die sogenannte Passivschicht, die eine Korrosion verhindert.
Buntmetalle
Buntmetalle tragen ihren Namen, weil sie farbig sind oder farbige Legierungen bilden. Diese Gruppe umfasst alle Nichteisenmetalle mit Ausnahme der Leichtmetalle und der Edelmetalle. Übrig bleiben daher Cadmium, Cobalt, Kupfer, Nickel, Blei, Zinn und Zink. Zu den Buntmetallen zählen außerdem Legierungen wie Bronze, Messing und Rotguss.
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