80 4 Arbeitsheftseite 37 Legierungen – besondere Metallmischungen Was ist Stahl und wie wird er aus Roheisen hergestellt? Lina fragt sich: „Warum rosten manche Dinge aus Eisen schnell, während andere schön glänzend bleiben?“ „Eisen ist oft mit anderen Metallen gemischt, die das Rosten verhindern“ meint Tino. „Solche Metallmischungen werden Legierungen genannt“ (Abb. 80.1). Im Roheisen aus dem Hochofen ist noch viel Kohlenstoff enthalten. Dadurch ist es spröde und brüchig. Wird der Kohlenstoff im Eisen fein verteilt und sein Gehalt auf unter 2 % verringert, entsteht verformbarer Stahl – eine Eisen-Kohlenstoff- Legierung (Abb. 80.2). Mit dem LD-Verfahren (nach den VOEST-Standorten Linz und Donawitz benannt) wird im Stahlwerk der Kohlenstoffgehalt im Eisen gesenkt (Abb. 80.3). In das flüssige Roheisen wird Sauerstoffgas geblasen. Dadurch verbrennen überschüssiger Kohlenstoff und andere unerwünschte Inhaltsstoffe (zB Schwefel). Durch gezieltes Erhitzen und Abkühlen können die Materialeigenschaften von Stahl verändert werden: Stahl – elastisch, plastisch oder spröde und hart? (Abb. 80.4) Schutzbrille, Handschuhe! Verbrennungs- und Verletzungsgefahr! Prüfe nach jedem der folgenden Schritte die Biegsamkeit der Rasierklinge. a) Erhitze eine Rasierklinge in der rauschenden Brennerflamme bis zum Glühen. Lass die Klinge an der Luft abkühlen. b) Erhitze sie wieder und tauche sie dann glühend in kaltes Wasser. c) Ziehe dieselbe Klinge durch die Brennerflamme ohne sie zu glühen. Beschreibe deine Beobachtungen in deinem Chemieheft. Was bezeichnen wir als „Edelstahl“? Stahl kann durch Legieren mit anderen Metallen verbessert werden (Abb. 80.5). Rostfreier Stahl enthält Chrom und Nickel. Chrom bildet an der Oberfläche eine Oxidschicht, die das Eisen vor Korrosion schützt. Ein Zusatz von Mangan erhöht die Härte des Stahls. Vanadium-Molybdän-Stähle und Chrom-Vanadium-Stähle sind zäh, fest und geschmeidig. Aus ihnen werden Werkzeuge hergestellt (Abb. 80.6). 80.1 Aus Roheisen wird Stahl und Edelstahl hergestellt. Roheisen Stahl rostfreier Edelstahl Roheisen Stahl metallisches Eisen Eisen Kohlenstoff 80.2 Roheisen, Stahl und metallisches Eisen im Teilchenmodell Schlacke Rohstahl Trennen von Rohstahl und Schlacke Abstich Aufblasen von Sauerstoffgas Frischen Schlacke Sauerstoffgas Sauerstofflanze (mit Wasser gekühlt) Roheisen, Kalk und Schrott Füllen Konverter Roheisen 80.3 So funktioniert das LD-Verfahren zur Stahlherstellung. V1 A1 Legierungen sind Metallmischungen. Stahl ist eine Legierung von Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt unter 2 %. Stahl lässt sich gut schmieden, walzen oder zu Drähten ziehen. M Als Edelstahl bezeichnet man Legierungen von Stahl mit zB Titan, Chrom, Vanadium, Mangan, Nickel, Cobalt oder Wolfram. M 80.4 Stahl – elastisch oder spröde und hart? 80.5 Edelstahl ist eine Legierung von Stahl mit anderen Metallen. 80.6 Aus Chrom-Vanadium-Stahl werden Werkzeuge hergestellt. Zusatzmaterial wk84e7 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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