Die Dichte von Stahl: Was du wissen solltest

Demnach muss für die Berechnung des Volumens die Masse durch die Dichte geteilt werden und zur Berechnung der Masse die Dichte mit dem Volumen multipliziert werden. Obwohl das Gewicht aufgrund seiner Ortsabhängigkeit nicht mit der Masse gleichgesetzt werden kann, wird es über dieselbe Formel wie die Masse berechnet.

Ein Aspekt der häufig zu Unklarheiten führt, ist die Einheit, in der die Dichte angegeben wird. Normalerweise wird die Dichte in kg/m3 dargestellt. Diese Zahlen sind jedoch sehr groß und so kann teilweise die Darstellung des Wertes in einer anderen Einheit von Vorteil sein. Im Folgenden haben wir die wichtigsten Einheiten in einer Tabelle für dich zusammengefasst.

Bei der Umrechnung von Einheiten erleichtern dir Onlinerechner die Arbeit. Außerdem kannst du diese meist auch zur direkten Berechnung von anderen Werten wie der Masse oder dem Volumen verwenden.

Das Hauptlegierungselement von Stahl ist Eisen. Weitere Elemente, die häufig für die Legierung verwendet werden, sind Chrom, Nickel, Molybdän und Vanadium. Chrom und Vanadium haben die Dichtewerte 7,14 g/cm3 bzw. 6,12 g/cm3 und sind damit leichter als Stahl.

Nickel hat eine Dichte von 8,9 g/cm3 und Valadium von 10,22 g/cm3. Diese beiden Stoffe weisen damit eine höhere Dichte auf und können vor allem bei hochlegierten Stählen zu einer höheren Dichte führen. Somit haben die Legierungselemente einen geringfügigen Einfluss auf die Gesamtdichte des Stahls.

Stahlbegleiter sind Spurenelemente, die nicht zu den Legierungselementen zählen, aber dennoch in geringen Mengen im Stahl auftreten können. Stoffe wie Schwefel, Sauerstoff oder Stickstoff sollten dabei möglichst vermieden werden, während Elemente wie Mangan, Kupfer und Silizium positive Eigenschaften des Stahls fördern (1). Allerdings haben diese Begleiter keinen Einfluss auf die Gesamtdichte (1).

Da verschiedene Stahlsorten aus unterschiedlichen Zusammensetzungen und Legierungen bestehen kann ihre Dichte variieren. Ein Beispiel ist der austenitische rostfreie Stahl, der einen hohen Nickelanteil hat und dadurch eine erhöhte Dichte von 7,9 g/cm3 aufweist (9).

Weitere Beispiele sind der Einsatzstahl mit einer Dichte von 7,81 g/cm3 und der Vergütungsstahl mit einer Dichte von 7,85 g/cm3.

Je nachdem welche Art von Stahl du verwendest, kann die Dichte also variieren. Die Veränderung der Dichte ist allerdings wie im vorherigen Abschnitt beschrieben eher geringfügig und hat daher auch nur kleine Auswirkungen auf die Beschaffenheit des Stahls.

Grundsätzlich hat die Dichte eines Stoffes zwar Auswirkungen auf seine Beschaffenheit. Jedoch werden die Eigenschaften von Stahl vor allem durch die Höhe des Kohlenstoffanteils und die Eigenschaften der Legierungselemente bestimmt.

Daher ist die Dichte des Stahls bei der Wahl für bestimmte Anwendungsbereiche nicht so ausschlaggebend wie andere Eigenschaften, zum Beispiel Dehnbarkeit, Porosität, Festigkeit oder Härte.

Dadurch geht es in den verschiedenen Industriezweigen eher um die Frage welches Material überhaupt verwendet werden soll. Wird Stahl als passender Werkstoff ausgewählt, so sollte die Wahl der Stahlsorte anhand ihrer spezifischen Eigenschaften basierend auf der Stoffzusammensetzung gewählt werden, sodass das Material für den jeweiligen Zweck geeignet ist.

Osmium ist mit einer Dichte von 22,59 g/cm3 das Metall mit der höchsten Dichte, während das Leichtmetall Lithium mit einem Wert von 0,53 g/cm3 das Metall mit der niedrigsten Dichte darstellt. Angesichts dieser Werte bewegt sich Stahl insgesamt im mittleren Feld der Dichtewerte.