Fachwörter-Lexikon
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Unlegierte Baustähle
Die unlegierten Baustähle nehmen mit einem Anteil von etwa 70 % an der Weltstahlproduktion den größten Umfang ein. Sie werden überwiegend im kaltumgeformten Zustand oder in Verbindung mit einer Spannungsarmglühung im warmgeformten (warmgewalzten) Zustand angeboten und finden vielfältige Anwendungen im Maschinenbau, Fahrzeugbau, Hoch-, Tief-, Brücken- und Hallenbau, Behälterbau und in der Schiffs- und Offshore Technik.
Die unlegierten Baustähle gehören zur Hauptgüteklasse der unlegierten Qualitätsstähle. Sie werden hinsichtlich ihrer Festigkeit beziehungsweise Schweißeignung und Sprödbruchsicherheit ausgewählt. Mit ihrem geringen Kohlenstoffgehalt und ihrem ferritisch perlitisches Gefüge unterscheiden sie sich in ihren mechanischen Eigenschaften und sind nach DIN EN 10025-2 genormt. Die wichtigste mechanische Größe ist die zu gewährleistete Mindeststreckgrenze. Ihre Zugfestigkeit liegt im Bereich unter 500 N/mm2. Wetterfeste Sorten enthält die DIN EN 10025-5 (z. B. S235J2).
Passivierung
Unter Passivieren wird die Umwandlung einer aktiven – in der Regel eine metallischen – Oberfläche in eine aus einer Verbindung bestehenden Oberfläche verstanden. Eine solche Verbindung kann ein Oxid sein, beispielsweise ein Chromoxid auf einer Chromoberfläche. Passiviert werden Edelstähle, bei denen sich unter Einwirkung von Sauerstoff vor allem eine sehr stabile Chromoxidschicht bildet. Die Bildung der oxidischen Verbindung wird durch die Einwirkung einer sauren Lösung stark beschleunigt, kann aber auch an Luft erfolgen. Eine schützende Passivierung entsteht dann, wenn sich eine möglichst dichte und geschlossene Deckschicht auf einem Metall bildet. Das Passivieren von Metallen wird in der Praxis durch Tauchen in eine Passivierungslösung (oftmals Säuren) für wenige Minuten vorgenommen.
Unter der Bezeichnung Passivierungen werden alle Verfahren zur Erzeugung von passiven Oberflächenfilmen verstanden, die kein sechswertiges Chrom (Cr6+) beziehungsweise Verbindungen, die aus Lösungen mit sechswertigem Chrom hergestellt werden, enthalten. Bis etwa 2005 waren vor allem Oberflächen aus Zink und Zinklegierungen (galvanisch aufgebrachte Zinkschichten ebenso wie Zinkguss) oder Aluminium abschließend durch Chromatieren gegen Korrosionsangriff geschützt. Im Zuge der Altautoverordnung wurden das Chromatieren verboten, da in der Chromatierung geringe Mengen an sechswertigem Chrom enthalten sind. Diese Restmengen an sechswertigem Chrom haben den sogenannten Selbstheilungsprozess ausgelöst, indem sie bei einer oberflächlichen Beschädigung zur erneuten Bildung einer Chromatschicht geführt haben. Inzwischen wird nur noch in sehr wenigen Fällen chromatiert.
Zink-Nickel-Schicht (rot) mit Passivierung (blau) / Bildquelle: Schlötter
Nur einige der heute verfügbaren Passivierungen sollen ebenfalls über die Eigenschaft der Selbstheilung verfügen. Ansonsten wird bei den Passivierungen zur Erhöhung der Beständigkeit zusätzlich mit einer Versiegelung nachbehandelt. Insgesamt zeichnen sich die Passivierungen (vor allem in Kombination mit einer Versiegelung) zwar ebenfalls durch hohe Beständigkeiten aus, sind aber aufgrund des deutlich höheren Aufwands für die Grundchemikalien und die Erhöhung der Zahl der Prozessschritte deutlich kostenintensiver.
Durchdringungsverbundwerkstoffe
Durchdringungsverbundwerkstoffe bestehen aus einer hochschmelzenden, porösen Matrix, die von einer flüssigen Phase getränkt wird. In einigen Fällen findet mit der Matrix auch eine chemische Reaktion statt, wie bei der RBSiSiC-Keramik. Beispiele sind selbstschmierende Gleitlager aus Sintermetallen mit Fettfüllung, hochbelastete Schaltkontakte mit Wolfram-Matrix und Kupfer als Durchdringungswerkstoff oder maßgenaue keramische Bauteile aus reaktionsgebundenem, siliciuminfiltriertem Siliciumcarbid (RBSiSiC). Einsatzgebiete finden sich beispielsweise in Gleitringdichtungen für rotierende Wellen und Pumpenlager, verschleißbeanspruchte Bauteile im Motorenbau (Ventilstößel, Schwing- und Kipphebel, Nocken und Lager) sowie keramische Wärmetauscher in Brennwertheizsystemen.