Welche Eigenschaften haben Eisen und Stahl?

Was ist Eisen?

Welche Eigenschaften haben Eisen und Stahl?

Eisen

Eisen ist ein chemisches Element und hat im Periodensystem die Abkürzung Fe. Es steht in der Eisen-Gruppe und ist ein Übergangsmetall. Eisen ist nach Aluminium das zweithäufigste Metall in der Erdkruste. Es wird aus Erz im Tage- und Tiefbau gewonnen, meist in Südamerika, Brasilien, China, Australien, Kanada und Osteuropa.

Geschichte von Eisen

Woher Eisen genau kommt und wann es endeckt wurde ist unklar. Da es zu einer Korrosion kommt, wenn Eisen mit Feuchtigkeit zusammentrifft, gibt es nicht viele archäologische Funde aus Eisen. Unter Korrosion versteht man eine Umwandlung eines Werkstoffes, hier Eisen, wenn es mit seiner Umwelt reagiert. So rosten die oberen Schichten des Eisens, bis sie schließlich abfallen. Dieser Prozess wiederholt sich, bis das Eisen komplett zerfällt.

Der älteste, bekannte Fund von dem sogenannten Meteoreisen stammt ca. aus dem Jahr 3100 v. Chr. in Mesopotamien, Vorderasien. Die dort lebenden Einheimischen nannten das Eisen urudu-an-bar, was übersetzt Kupfer des Himmels bedeutet. Es war auch unter dem Namen Himmels-Eisen und Meteoreisen bekannt. Dieses Eisen wurde noch nicht aus Erz gewonnen und hatte einen spezifischen Nickelgehalt.

In Mesopotamien wurde aber bereits um 3000 – 2700 v. Chr. ein Eisendolch, der völlig nickelfrei war, gefunden. In Europa wurden eiserne Speere und Zelte im 9. und 10. Jahrhundert v. Chr. gefunden. Um 500 v. Chr. war mit der La-Tène-Zeit eine Hochkultur von Eisenfunden in Deutschland. Im 13. Jahrhundert wurde dann das Eisengießen in Schweden entwickelt. Heute ist Eisen ein Hauptbestandteil von Stahl und wird vielfältig genutzt.

Aussehen und Eigenschaften von Eisen

Was sind die Eigenschaften von Eisen? Eisen hat ein silbrig-weißes Aussehen. Es ist ein eher weiches Metall und dehnbar. Andere Eigenschaften wie Festigkeit variieren in ihrer Stärke je nach Legierung. So zeichnet sich beispielsweise eine Eisenlegierung mit Nickel durch seine Festigkeit aus.

Spurenelement – Was bewirkt Eisen im Körper?

Eisen ist auch ein Spurenelement von Lebewesen und erfüllt verschiedene Funktionen. Bei Tieren sorgt es mit anderen Stoffen für die Blutbildung. Im Bereich der Pflanzen nimmt es Einfluss auf die Photosynthese und die Bildung von Chlorophyll. Im menschlichen Körper, sowie bei Tieren, liegt es oxidiert vor. Es dient hier für den Sauerstofftransport und die Sauerstoffspeicherung, sowie für die Elektronenübertragung. Eisenmangel, einer der häufigsten Mangelerscheinungen, kann sich durch sprödes Haar, spröde Nägel oder trockene Haut bemerkbar machen.

Verwendung von Eisen

Eisen ist das meist verwendete Metall weltweit. Das liegt zum einen an seiner Festigkeit und Zähigkeit, zum anderen an seiner Verfügbarkeit, wodurch es auch sehr preiswert wird. Es findet in unterschiedlichen Bereichen seine Verwendung:

  • Technik
  • Bautechnik
  • Industrie
  • Chemie
  • Möbelbranche

In der Technik ist Eisen besonders beliebt. Es ist hier zu einem Grundwerkstoff geworden. Eisen ist ein Hauptbestandteil von Stahl und kann so vielseitig verwendet werden. In der Bautechnik wird es zum Beispiel für die Herstellung von Schiffen genutzt oder auch für größere Gebäude. Ein sehr bekanntes Bauwerk aus Eisen ist der Eiffelturm in Paris. Im Bereich Chemie wird vor allem Eisen als Pulver gebraucht. In der Möbelbranche wird Eisen zum Beipiel für Metallbetten genutzt.

Hier finden Sie Metallbetten, Möbel aus Gusseisen und weitere interessante Informationen zu Metallen.

Welche Eigenschaften haben Eisen und Stahl?

Während es sich bei Eisen um ein reines Metall handelt, ist Stahl eine Legierung aus Metallen

Vielfach werden Eisen und Stahl in einen Topf geworfen. Doch die beiden Metalle sind in ihren Eigenschaften recht unterschiedlich. Gerade im Bereich der Umformung reagieren Eisen und Stahl unterschiedlich. Welche Unterschiede zwischen Eisen und Stahl tatsächlich bestehen und welches davon für welchen Zweck wirklich geeignet ist.

Eisen oder Stahl?

Bei Eisen handelt es sich um das reine Metall Eisen. Im Unterschied dazu ist Stahl eine Legierung aus Metallen, in der sich in der Hauptsache Eisen befindet. Während zum Beispiel Gusseisen sich nach der Aushärtung nicht mehr verformen lässt, kann Stahl je nach Mischungsverhältnis der Legierung weiter bearbeitet und geformt werden.

Häufig wird der Stahl nach dem Kohlenstoffgehalt in der Legierung definiert. Beispielsweise wird der Kohlenstoffgehalt in der DIN EN 10020:2000-07 mit weniger als 2,06 Prozent festgesetzt. Lediglich einige Arten von Chromstählen dürfen einen höheren Prozentsatz an Kohlenstoff enthalten.

Herstellung von Eisen

Roheisen wird im Hochofen verflüssigt. Dabei wird durch Kohlenstoff der Sauerstoff entzogen. Ein Nebenprodukt ist Schlacke, die abgeleitet werden muss. Dieses flüssige Eisen hat einen hohen Kohlenstoffgehalt, der in etwa bei 4,7 Prozent liegt. Das Roheisen kann allerdings nicht geformt werden, da es durch den hohen Kohlenstoffgehalt sehr brüchig ist. Die führt zum Beispiel beim Gusseisen zu den verschiedenen Problemen beim Schneiden und Schweißen.

Frischen – Sauerstoff zugeben

Das Aufblasen des Roheisens mit Sauerstoff wird auch Frischen genannt. Dadurch wird der spätere Stahl verformbar. Bei dieser Maßnahme wird der Kohlenstoff im Eisen verbrannt und der Wert sinkt auf den oben erwähnten Wert.

Stahl ist nicht gleich Stahl

Im europäischen Stahlregister sind derzeit bereits über 2.500 Sorten Stahl eingetragen. Das liegt an den unterschiedlichen Legierungen und deren Mischungsverhältnissen. Teilweise hängt die Art des Stahls aber auch von der weiteren Verarbeitung ab. So hat das Walzen und Schmieden auf die Beschaffenheit einen großen Einfluss.

  • über 2.500 Sorten im europäischen Stahlregister
  • Produktion 1,6 Milliarden Tonnen Stahl pro Jahr weltweit
  • Stahl meistverwendeter Werkstoff aus Metall
  • Stahl bekannt seit 3.500 Jahren

Moderner Stahl

Mit dem einfachen Stahl, der vor 3.500 Jahren von den Hethitern für Waffen genutzt wurde, hat der moderne Stahl außer dem Eisen in der Legierung allein durch den Sauerstoffanteil wirklich kaum noch etwas gemeinsam. Inzwischen werden der jeweiligen Stahlsorte ganz bestimmte Eigenschaften sozusagen eingebaut. Dazu werden andere Metalle in die Legierung gemischt und häufig auch das Herstellungsverfahren verändert.

  • Verformbarkeit
  • Schweißneigung
  • Korrosionsverhalten
  • Festigkeit

Tipps & Tricks

Einige Arten von Stahl werden wie oben beschrieben bereits mit einem verbesserten Korrosionsverhalten im Handel angeboten. Wollen Sie jedoch Stahl oder Gusseisen im Gartenbereich einsetzen, sollten Sie es in jedem Fall zusätzlich vor Rost schützen. Selbst wenn Sie eine rostige Oberfläche wünschen, muss dieser Prozess irgendwann unterbrochen werden, damit das Werkstück oder die schöne Gartenbank sich nicht vollkommen in Rost auflöst.

Welche Eigenschaften haben Eisen und Stahl?

Was sind die Eigenschaften von Eisen?

Reines Eisen ist ein silberweißes, durch hohe Magnetisierbarkeit gekennzeichnetes, recht reaktionsfreudiges Metall. An der Luft oxidiert Eisen und bildet, bei feuchter Luft, Rost. Eisen ist für alle biologischen Organismen ein lebensnotwendiges Element. Pflanzen können bei Eisenmangel kein Chlorophyll bilden.

Was sind die Eigenschaften von Stahl?

Stahl ist widerstandsfähig, hat eine große Härte und ist zäh. Trotz dieser Eigenschaften lässt sich Stahl mit vielen Bearbeitungsmethoden gut verarbeiten und ist durch seine Festigkeit hervorragend für tragende Konstruktionen geeignet.

Wie unterscheiden sich Stahl und Eisen in ihren Eigenschaften?

Stahl ist im Gegensatz zu Eisen kein chemisches Element, sondern eine Legierung aus Eisen mit verschiedenen Elementen, die ihm ganz unterschiedliche Eigenschaften verleihen. Da Stahl neben Kohlenstoff auch andere nichtmetallische Beimischungen enthält, kann er auch nicht der Gruppe der Metalle zugeordnet werden.

Was ist der Unterschied zwischen Eisen und Stahl?

Stahl ist die andere Hauptlegierung von Eisen. Es beinhaltet auch einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,02% und 2% der Gesamtmasse des Stahlstücks. Einmal gehärtet, wird Stahl sogar härter als Eisen. Seine Haupteigenschaften sind auf seinen Kohlenstoffgehalt zurückzuführen.