Werkstoffe auf Eisenbasis

Werkstofftechnik 2

Das Kapitel Werkstoffe auf Eisenbasis in unserem Online-Kurs Werkstofftechnik 2 besteht aus folgenden Inhalten:

1. Metallurgische Verfahren

   Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Metallurgische Verfahren

   

   Im Gegensatz zu Edelmetallen, die in reiner Form vorliegen, sind andere Metalle nur als Mineralien in chemischer Verbindung vorliegend. Diese Verbindungen sind meistens oxidischer oder sulfidischer Art. Sind mehrere Mineralien in einer Mischung miteinander verbunden, so spricht man auch von einem Erz. Aus diesem Erz versucht die Metallurgie Metalle zu gewinnen.Eisenerz Teilschritte zur Gewinnung von RohmetallHierbei werden in den meisten Fällen drei Teilschritte durchlaufen: Die Aufbereitung ...

2. Aufbereitung des Erz

   Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Metallurgische Verfahren > Aufbereitung des Erz

   

   Unter Tage im Bergwerk Stollen im Bergwerk Definition ErzErz wird im Berg- oder Tagebau gefördert und ist für eine direkte Weiterverarbeitung nicht geeignet. Daher ist oft eine Aufbereitung in mehreren Schritten notwendig. Man ist dabei bestrebt den Anteil und damit die Konzentration der metallischen Komponenten im Erz zu erhöhen. Durch diese Anreicherung wird schon zu Beginn versucht den größten Teil der unerwünschten Begleitelemente vom Erz zu trennen. Dies ...

3. Erzeugung von Rohmetall

   Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Metallurgische Verfahren > Erzeugung von Rohmetall

   

   Nach der Aufbereitung des Erz erfolgt der Vorgang der Rohmetallerzeugung. Dieser Vorgang lässt sich mit zwei Varianten durchführen:HydrometallurgiePyrometallurgieBeiden Verfahren werden im kommenden Kurstext vorgestellt. Schmelzofen  

4. Hydro- und Pyrometallurgie

   Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Metallurgische Verfahren > Hydro- und Pyrometallurgie

   

   In diesem Kurstext wird sowohl das Verfahren der Hydrometallurgie und der Pyrometallurgie vorgestellt sowie deren Unterschiede verdeutlicht. Eine Betrachtung der Schmelzflusselektrolyse erfolgt dann im nachfolgenden Kurstext.  HydrometallurgieHydrometallurgie (Becken) zur Zinkgewinnung Bei der Hydrometallurgie erfolgt die Gewinnung des gewünschten Metalls durch die Reaktion mit einer Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit kann entweder Ammoniak oder -wie es meistens der Fall ist- ...

5. Schmelzflusselektrolyse

   Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Metallurgische Verfahren > Schmelzflusselektrolyse

   

   Bei der Schmelzflusselektrolyse kommt im Gegensatz zu anderen Verfahren kein wasserhaltiges Medium zum Einsatz.Elektrolyse-Anlage zur Aluminiumgewinnung Stattdessen verwendet man eine Salzschmelze, die als Elektrolyt dient. Der Grund für die Verwendung einer Salzschmelze liegt darin, dass sehr unedle Metalle nicht aus wasserhaltigen Elektrolyten abgeschieden werden können. Ferner würde das Wasser infolge der sehr hohen notwendigen Potentiale zersetzt werden. Zu den unedlen ...

6. Gebrauchsmetall

   Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Metallurgische Verfahren > Gebrauchsmetall

   

   Unter Gebrauchsmetallen versteht man Metalle, die heute oder auch schon vor Jahrtausenden von Menschen im Alltag verwendet wurden. Hierzu zählen Metalle, die als Einsatzstoff für Werkzeuge, Trinkgefäße, Besteck oder andere Gegenstände bei denen ein "Gebrauch" vorlag, verwendet wurden/werden. Dem gegenüber stehen die Edelmetalle, die vorläufig für Schmuck und Münzen verwendet werden, da sie korrosionsbeständig und damit werterhaltend sind.Beispiele ...

7. Raffination

   Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Metallurgische Verfahren > Gebrauchsmetall > Raffination

   

   Unter der Raffination versteht man die Reinigung, Trennung oder Konzentration von Rohstoffen. In diesem vorliegenden Fall beschäftigen wir uns hingegen ausschließlich mit der Reinigung von Rohmetall. Der Vorgang kann auf drei unterschiedliche Arten ablaufen:Pyrometallurgische RaffinationElektrolytische RaffinationChemische Raffination.Besonders die ersten beiden Raffinationsverfahren kommen häufig vor. Die chemische Raffination hingegen genießt eher ein Nischendasein. Nachfolgend ...

8. Legierungen

   Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Metallurgische Verfahren > Gebrauchsmetall > Legierungen

   

   Unter Legierungen versteht der Werkstofftechniker einen metallischen Werkstoff,  der mindestens aus zwei Elementen besteht. Diese Elemente besitzen den für Metall typischen kristallinen Aufbau.Metallische LegierungEigenschaften einer metallischen LegierungWelche Eigenschaften eine Legierung mit sich bringt ist von drei Faktoren abhängig:Anzahl der Legierungselemente,Massenanteil der Legierungselementund die Temperatur der Erzeugung.Letztere ist immer sehr hoch zu wählen, weshalb ...

9. Gieß- und Formungsvorgänge

   Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Metallurgische Verfahren > Gieß- und Formungsvorgänge

   

   Nachdem der flüssige metallische Werkstoff in der gewünschten Zusammensetzung vorliegt, kann er zuerst gegossen und anschließend in eine gewünschte Form gebracht werden. Beide Verfahrensschritte erfolgen getrennt voneinander oder in einem fließenden Übergang.Geschmolzenes EisenGießvorgangDas schmelzflüssige Metall kann auf zweierlei Weisen abgegossen werden:1. Blockguss2. StranggussDie beim Gießvorgang verwendete Temperatur liegt ca. 50°C über ...

10. Erzeugung von Eisen

    Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Eisen und Stahl > Erzeugung von Eisen

    

    Das Eisen gilt nach wie vor als das wichtigste Metall weltweit. Auch wenn es in den vergangenen Jahren immer häufiger durch andere Werkstoffe gleicher Eigenschaften substituiert wird, ist es noch immer das Basismetall einer ganzen Reihe von Stahl- und Gusseisensorten.  Vorteile von Eisen gegenüber anderen Metallen:Preiswertverfügbarvielfältige Eigenschaftenrelativ einfache ErzeugungGerade der letzte Punkt wird Gegenstand der nächsten Abschnitte sein. Wir werden Ihnen ...

11. Schema eines Hochofens und Verfahrensschritte

    Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Eisen und Stahl > Erzeugung von Eisen > Schema eines Hochofens und Verfahrensschritte

    

    Gusseisen und Stahl werden aus Roheisen gewonnen. Dieses Roheisen wird, solange es sich nicht um kleine Mengen wie sie in der Schmuckherstellung verwendet werden, im Hochofen erzeugt.Der HochofenHochofen, Aussenansicht Nachfolgend sind zwei Bilder eines modernen Hochofens abgebildet:Moderner HochofenAuf dem nächsten Bild ist der Vorgang des Abstechens der Schmelze dargestellt:Abstechen der SchmelzeDer Aufbau eines gängigen Hochofens ist in der nachfolgenden Grafik dargestellt:Schema ...

12. Direktreduktionsverfahren

    Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Eisen und Stahl > Erzeugung von Eisen > Direktreduktionsverfahren

    

    Unter dem Direktreduktionsverfahren versteht man Verfahren bei dem Eisenerz zu einem Eisenschwamm reduziert wird. Dieser Zustand wird erreicht indem man das feste Eisenerz in Reaktion mit einem $\ CO $ / $ H_2 $- Gemisch bringt und sich daraufhin ein poröses und stückiges Roheisen bildet. Dieser Verfahrensschritt läuft immer im Vorfeld des Schmelzprozesses ab und der Ort der Reaktion ist meistens ein Schachtofen mit einer Prozesstemperatur von bis zu 1.000 °C.Reaktionsgleichungen ...

13. Konverterverfahren

    Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Eisen und Stahl > Erzeugung von Stahl > Konverterverfahren

    

    Die Herstellung von Stahl wird vorwiegend durch zwei Verfahren bestimmt:  Konverterverfahren, bei denen Sauerstoff eingeblasen wird, Elektrostahlverfahren, bei denen der Stahl elektronisch geschmolzen wird. Das erste Verfahren ist Gegenstand dieses Kurstextes und das Elektrostahlverfahren wird im anschließenden Kurstext behandelt. KonverterverfahrenKonverterverfahren haben zum Ziel, dass Störelemente, die die Qualität [mechanische Eigenschaften] des Stahls ...

14. Elektrostahlverfahren

    Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Eisen und Stahl > Erzeugung von Stahl > Elektrostahlverfahren

    

    Als zweites Verfahren der Stahlerzeugung wird das Elektrostahlverfahren vorgestellt.Elektrostahlofen Diese Verfahren erfolgt in einem Dreiphasen-Wechselstrom-Lichtbogenofen. In den Prozess wandert hauptsächlich Stahlschrott aber auch Erz, Schrott und Eisenschwamm. Dabei leistet der Ofen alle Prozessschritte vom Einschmelzen des Schrotts bis zur Raffination der fertigen Schmelze. Schema eines LichtbogenofensInsgesamt werden drei Verfahrensschritte durchgeführt: Einschmelzen ...

15. Titan

    Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Weitere metallische Werkstoffe > Titan

    

    Titan besitzt ein breites Anwendungsgebiet und wird besonders in der chemischen Industrie eingesetzt, weil andere Metalle oft infolge von Korrosion versagen. Titan hingegen ist korrosionsbeständig und dient zudem als Ersatz für Kunststoffe, deren Einsatz ab einer bestimmten Temperatur oder einem bestimmten Druck nicht mehr erfolgreich gewährleistet werden kann. Bauteil aus TitanTitan dient besonders als Konstruktionswerkstoff im Bereich der Chlorindustrie, Bleichindustrie oder ...

16. Kupfer

    Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Weitere metallische Werkstoffe > Kupfer

    

    Kupfer ist ein Nichteisenmetall, dass besonders in der Elektrotechnik zum Einsatz kommt.Kupferproduktion Kupfer als Baustoff:Kupfer als BaustoffDabei dient es als Werkstoff, an welchen besonders hohe Anforderungen in Bezug auf die elektrische Leitfähigkeit gestellt wird. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Kathodenkupfer [KE-CU] mit einer Reinheit von mehr als 99,9 %. Verfahrensschritte zu KupfergewinnungUm Kupfer in Reinform herstellen zu können bedient man sich des Ausgangsstoffs ...

17. Aluminium

    Werkstoffe auf Eisenbasis > Herstellung von Metallen > Weitere metallische Werkstoffe > Aluminium

    

    Aluminium zählt zu den Nichteisenmetallen, die besonders viele signifikante Eigenschaften vorweisen können. Aufgrund seiner Gitterstruktur lässt es sich sehr gut kalt und warm umformen. Ferner bildet es, sobald es mit Sauerstoff in Berührung kommt, eine Oxidschicht mit geringer chemischer Beständigkeit. Elektrolyse-Bäder in Alu-Hütte Aluminium als Baustoff:Aluminium als BaustoffVerfahrensschritte der AluminiumerzeugungUm ...