Metall schmilzt bei großer Hitze – das ist jedem bekannt. Doch wie heiß muss es eigentlich werden, damit sich die beliebte Eisenlegierung verflüssigt? Nun, dies hängt vor allem von der Stahlart ab. Außerdem gibt es keine genaue Gradzahl, sondern eher einen Gradbereich, bei dem Metall zu schmelzen beginnt.
Die Art des Stahls ist abhängig von seinen Inhaltsstoffen. Es gibt mehrere Tausend Arten von Stahl, die alle in ihrer Zusammensetzung einzigartig sind. Hier haben wir für dich allgemeine Fragen zu Stahl und die verschiedenen Stahlarten und ihre Schmelzpunkte zusammengefasst.
Das Wichtigste in Kürze
- Was ist Stahl überhaupt? Stahl ist eine Legierung, das heißt eine Mischung aus zwei Elementen, von denen mindestens eines ein Metall ist. Er besteht aus Eisen, Kohlenstoff und auch oft noch anderen Elementen (7).
- Der Kohlenstoffanteil von Stahl liegt stets unter 2% (1, 5). Bei allem darüber wäre die Bezeichnung Gusseisen und es wäre nicht mehr verformbar. Es macht auch einen Unterschied, ob der Kohlenstoffanteil bei 1% oder 2% liegt (2, 5).
- Stahl kann man beinahe unendlich oft wiederverwerten. Stahl wird also nicht verbraucht, sondern gebraucht. Daher ist er ein beliebtes Mittel bei Konstruktionsarbeiten (3, 8).
Hintergründe: Was du über den Schmelzpunkt von Stahl wissen solltest
Bevor wir uns die verschiedenen Arten von Stahl und ihre Schmelzpunkte anschauen, haben wir hier erstmal ein paar generelle Fragen zum Thema Stahl gesammelt und für dich beantwortet.
Wie wird Stahl hergestellt?
Danach wird der Stahl erstmal abgekühlt, damit er wieder seine feste Form annimmt. Im letzten Schritt wird der Stahl dann erneut erhitzt, um ihn in die gewünschte Form zu bringen.
Wofür wird Stahl verwendet?
Außerhalb deines Hauses wird Stahl vor allem für Maschinen verwendet, aber auch Autos, Schiffe, Brücken und vieles, vieles mehr. Stahl ist einfach ein super Allrounder, der sich überall um uns herum befindet, ohne dass wir ihn bewusst wahrnehmen.
Stahl schmelzen oder zum Glühen bringen?
Wenn Stahl geschmolzen wird, ist das Produkt flüssig. Damit kann man dementsprechend mehr machen, braucht aber auch die passenden Geräte. Mit dem Schmelzen kann man zum Beispiel viel Stahl zusammenbringen, um dann damit größere Sachen zu formen wie Bauteile für Maschinen oder ähnliches.
Warum benutzt man nicht gleich Eisen?
Stahl besteht zwar zu einem Großteil aus Eisen, hat aber dank der Mischung mit anderen Elementen ganz andere Eigenschaften.
Im Gegensatz zu Stahl ist pures Eisen verhältnismäßig weich und deshalb auch recht brüchig. Außerdem rostet Eisen bekanntlich sehr schnell. Stahl ist dank des Kohlenstoffes deutlich stabiler und härter und mit Chromzusatz auch außerdem meist rostfrei (7).
Welche Arten von Stahl gibt es?
Kohlenstoffstahl
Kohlenstoffstahl ist die einfachste Art von Stahl. Sie besteht nämlich nur aus Eisen und Kohlenstoff und ist somit auch die günstigste Stahlvariante, da die Herstellung im Gegensatz zu anderen Arten recht simpel ist.
Die Einfachheit hat aber auch den Nachteil, dass der Stahl weniger widerstandsfähig ist als andere Arten und außerdem auch rostet. Ob man sich trotzdem für Kohlenstoffstahl entscheidet, hängt vom Verwendungszweck ab.
Edelstahl
Mit Edelstahl ist ein besonders reiner Stahl gemeint. Rein bedeutet in diesem Fall, dass der Anteil der Eisenbegleiter (Schwefel und Phosphor) unter 0,025% liegen muss. Außer Eisen findet man oft auch noch Chrom und Nickel darin. Edelstahl ist ein rostfreier Stahl und wird zum Beispiel bei Besteck verwendet.
Edelstahl kann sowohl legiert als auch unlegiert sein. Oft wird er mit rostfreiem Stahl gleichgesetzt, doch da rostfreier Stahl immer ein legierter Stahl ist, stimmt diese weit verbreitete Annahme nicht.
Gehärteter Stahl
Wie hart der Stahl wird, hängt vom Kohlenstoffanteil ab. Je näher der Wert des Kohlenstoffanteils gegen 2% geht, sprich je weiter er sich dem Gusseisen nähert, desto härter wird der Stahl.
Gehärteter Stahl wird zum Beispiel in Automotoren verwendet, damit sie langlebiger werden. Er kommt aber auch in Werkzeugen vor (siehe unten) und überall, wo sich das Metall nicht so schnell verformen darf.
Legierter Stahl
Legierter Stahl ist simpel gesagt eine Art von Stahl, in der außer Eisen noch andere Metalle zu finden sind. Dies sind zum Beispiel Chrom und Nickel wie oft beim Edelstahl, aber auch Mangan, Titan, Kupfer und Bor.
Die zusätzlichen Metalle werden dem Stahl hinzugefügt, um bestimmte Eigenschaften wie zum Beispiel die Dauer des Verschleißes zu verbessern. Sie können aber auch für die beliebte Rostfreiheit sorgen.
Werkzeugstahl
Diese Art von Stahl wird, wie der Name bereits sagt, für Werkzeuge eingesetzt, da er besonders hart ist. Werkzeugstahl ist auch sehr robust. Wie du bestimmt schon erahnt hast, sorgt ein höherer Kohlenstoffgehalt für die zusätzliche Härte.
Aufgrund der hohen Belastung, der Werkzeuge ausgesetzt sind, ist die zusätzliche Härte hier besonders wichtig. Andernfalls könnte man das Pech haben und der Nagel verbiegt sich beim Einhämmern in die Wand.
Stahl S235
Dieser Stahl ist allgemeinhin auch als Baustahl bekannt. Er wird vorrangig bei Konstruktionsarbeiten eingesetzt, da er gut schweißbar und verformbar ist. Das ‚S‘ steht hier für das englische Wort ’structural (steel)‘, also grob übersetzt Baustahl.
Die 235 gibt die Streckgrenze bei einer Wandstärke von 16mm an. Oft findet man auch noch Werte wie ‚J2‘ oder ‚JR‘ dahinter. Diese stehen im Zusammenhang mit der Sprödigkeit (6).
Rostfreier Stahl
Damit Stahl nicht oder nur sehr langsam rostet, wird bei der Herstellung Chrom hinzugefügt. Und zwar nicht nur ein bisschen, sondern über 10%. Das Chrom formt dann auf der Oberfläche des Stahls eine Schicht aus Chromoxid, was den Stahl dann insgesamt beständiger macht.
Rostfreier Stahl ist teurer als nicht-rostfreier-Stahl, da die Herstellung aufwendiger ist und zusätzliche Elemente benötigt werden. Dafür kann er auch länger verwendet werden.
Wo liegt der Schmelzpunkt von Stahl?
Welche Stahlart bei welcher Temperatur zu schmelzen beginnt, siehst du hier in dieser Tabelle. Bei manchen Stahlarten sind konkrete Temperaturen angegeben, bei manchen Temperaturbereiche. Diese können gegebenenfalls leicht abweichen.
| Stahlart | Schmelztemperatur |
|---|---|
| Kohlenstoffstahl | 1425 °C-1540 °C |
| Edelstahl | 1450 °C-1510 °C |
| Gehärteter Stahl | 1510 °C |
| Legierter Stahl | 1415 °C-1432°C € |
| Werkzeugstahl | 1400°C-1425°C |
| Stahl S235 | 1.250 °C-1.460 °C |
| Rostfreier Stahl | 1510 °C |
(4)
Wie schon erwähnt kann der Bereich immer ein bisschen variieren, deshalb solltest du gegebenenfalls die Temperatur erhöhen, falls der Stahl noch nicht schmilzt. Es ist auch möglich, dass du deinen Stahl falsch identifiziert hast. Geh also sicher, dass du die richtige Art von Stahl bestimmt hast.
Woher weiß ich, welche Art von Stahl ich habe?
In diesem Fall könntest du damit anfangen, die Härte des Stahls zu überprüfen, um schon mal den ungefähren Kohlenstoff-Anteil herauszufinden. Für alle anderen Eigenschaften gibt es chemische Arten, die enthaltenen Metalle zu identifizieren. Für diese brauchst du aber das nötige Fachwerkzeug.
Fazit
Anders als bei puren Elementen wie zum Beispiel Eisen ist es bei Stahl nicht ganz so simpel, den genauen Schmelzpunkt zu bestimmen, da die Zusammensetzung von Stahl eine entscheidende Rolle spielt. Wie du in diesem Artikel gelernt hast, gibt es viele Arten von Stahl, die wir hier nicht alle auflisten konnten. Über die wichtigsten hast du aber einen Überblick bekommen.
Falls dich das Thema auch praktisch interessiert, informiere dich unbedingt über nötige Sicherheitsmaßnahmen. Da man mit sehr hohen Temperaturen arbeitet, kann die Arbeit mit Schmelzöfen sehr gefährlich sein.
(Bildnachweise: bwylezich/123rf)
Einzelnachweise (8)
1.
Berns, H., & Theisen, W. (2008). Eisenwerkstoffe-Stahl und Gusseisen (Vol. 4). Berlin: Springer.
Quelle
2.
Weinberg, F. (1979). The ductility of continuously-cast steel near the melting point—hot tearing. Metallurgical transactions B, 10(2), 219-227.
Quelle
3.
Tichelmann K.U., Pfau K.J. (2000) Wohngebäude in Stahl-Leichtbauweise. In: Entwicklungswandel Wohnungsbau: Neue Gebäudekonzepte in Trocken- und Leichtbauweise. Viewegs Fachbücher der Technik. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-663-07778-7_19
Quelle
4.
Blancke-edelstahltechnik.de: Der Schmelzpunkt von Edelstahl, 2021
Quelle
5.
Blancke-edelstahltechnik.de: Physikalische Eigenschaften von Stahl, 2021
Quelle
6.
Solines.de: Stahltyp S235 Eigenschaften von Stahl, 2021
Quelle
7.
Focus.de: Unterschied zwischen Eisen und Stahl - alle Infos, 07.09.2018, Nicole Hery-Moßmann
Quelle
8.
Stahl-online.de: Stahl FAQ, Beate Brüninghaus
Quelle
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