Stahl ist eine Legierung von Eisen. Nahezu 90 Prozent des weltweit produzierten Stahls ist Karbonstahl, d.h. eine Legierung von Eisen und Karbon. Der Karbonanteil variiert dabei zwischen 0,2 und 2,1 Prozentanteil pro Gesamtgewicht. Reines Eisen ist sehr weich und rostanfällig. Man kann es nur schwer in einer Umgebung verwenden, in der Eisen chemisch reagiert und Oxide und Sulfide aussendet. Die Zugabe von Karbon löst das Problem und sorgt dafür, dass der Stahl weniger reaktionsfreudig ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass er nicht mehr oxidiert, und die vorteilhaften Eigenschaften bleiben erhalten. Der Schmelzpunkt ist diejenige Temperatur, bei der sich der Zustand des Stahls von fest zu flüssig verändert – und das unter jeglicher Bedingung. Beispielsweise beträgt der Schmelzpunkt von Eis 0 °C oder 32° F, wobei es sich von Eis zu Wasser wandelt. Bei der Verarbeitung von Stahl spielt der Schmelzpunkt der Legierung somit eine entscheidende Rolle.
Der Schmelzpunkt von Stahl
Bei welcher Temperatur Stahl zu schmelzen beginnt, hängt ganz von seiner Sorte ab. Die meisten Legierungen enthalten Spuren anderer Elemente und Metalle, die hinzugefügt wurden, um es rostfrei, einfacher zu handhaben und härter zu machen. So steht der Schmelzpunkt also auch damit in Zusammenhang, welche weiteren Elemente man der Legierung beigemischt hat. Generell kann man sagen, dass der Schmelzpunkt von Stahl bei etwa 1370 °C (2500 °F) liegt. Um mehr über die verschiedenen Arten von Stahllegierungen und ihre Schmelzpunkte zu erfahren, lohnt ein Blick auf die Merkmale dieser:
Karbonstahl
Stahl, der einen Karbonwert von 0,05 bis 0,15 Prozent aufweist, verfügt eher über einen geringen Anteil. Man nennt ihn auch einfachen Karbonstahl. Neben Karbon enthält er Spuren von Kupfer (0,6 Prozent), Mangan (1,65 Prozent) und Silikon (0,6 Prozent). Der Schmelzpunkt von einfachem Karbonstahl liegt bei 1410 °C (2570 °F). Weitere Arten sind mittlerer, hochkonzentrierter und ultrahochkonzentrierter Karbonstahl, wobei die Schmelzpunkte zwischen 1425 bis 1540 °C (2600 bis 2800 °F) liegen. Hochkonzentrierter Karbonstahl hat einen Karbonanteil von 0,3 bis 1,7 Prozent.
Rostfreier Edelstahl
Hierbei handelt es sich um die bekannteste Stahllegierung, die zumeist für die Herstellung von Küchenzubehör verwendet wird. Man kennt die Legierung auch unter dem Namen Inox-Stahl oder Inox, wobei der Chromanteil 10,5 bis 11 Prozent des Gesamtgewichts beträgt. Es gibt fünf Arten von rostfreiem Edelstahl, den austenitischen, ferritischen, gehärteten und martensitischen Edelstahl sowie den Duplexedelstahl. Der Schmelzpunkt liegt bei 1510 °C (2750 °F).
Martensitaushärtender Stahl
Hierbei handelt es sich um ein Eisengemisch mit niedrigem Karbonanteil, denn Nickel ist hiebei das hauptsächliche Legierungselement. Es macht 15 bis 25 Prozent des Gesamtgewichts aus. Der Schmelzpunkt liegt bei 1413 °C (2575 °F). Man verwendet es vor allem für die Herstellung von Fahrradrahmen, Klingen von Fechtdegen und Golfschlägerköpfen.
Legierter Stahl
Eine Stahllegierung besteht aus einer ganzen Reihe von Elementen, die einen bis 50 Prozent des Gesamtgewichts ausmachen. Es existieren zwei Gruppen, solche mit niedrigem und solche mit hohem Fremdelementanteil. Die erstere Gruppe ist dabei weiter verbreitet als die Zweite. Während die erste Art bei 1432 °C (2610 °F) schmilzt, ist dies bei der Zweiten bei 1415 °C (2600 °F) der Fall.
Werkzeugstahl
Wie der Name bereits impliziert, wird die Stahlart vor allem für die Herstellung von Werkzeugen eingesetzt. Es ist die härteste Sorte auf dem Markt. Sie ist deutlich robuster als Karbonstahl und legierter Stahl mit einem Karbonanteil von 0,7 bis 1,4 Prozent. Mangan, Chrom, Nickel, Wolfram, Molybdänm, Phosphor und Schwefel sind einige der Elemente, die man in bestimmten Mengen der Legierung beimischt. Auf diese Weise ist die Fertigung weiterer Werkzeugstahlsorten denkbar, deren Schmelzpunkte zwischen 1400 und 1425 °C (2550 und 2600 °F) liegen.
Die Bedeutung von Stahl ist weithin bekannt, aber das Hauptverdienst ist die einfache Möglichkeit, ihn zu recyclen – ohne, dass dabei die physikalischen Eigenschaften verloren gehen.