Stahl / Stahl Verzinkt

Stahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff und teilweise auch anderen Elementen. Aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit und niedrigen Kosten ist er ein wichtiger Bestandteil, der u. a. in Gebäuden, Werkzeugen, Schiffen, Automobilen, Maschinen, Geräten und Waffen eingesetzt wird.

Zusammensetzung von Stahl

Eisen ist das Grundmetall des Stahls. Eisen ist in der Lage, zwei kristalline Formen (allotrope Formen) anzunehmen, abhängig von seiner Temperatur. In der körperzentrierten kubischen Anordnung befinden sich ein Eisenatom im Zentrum und acht Atome an den Scheitelpunkten jeder kubischen Einheitszelle; in der flächenzentrierten Form gibt es ein Atom in der Mitte jeder der sechs Seiten der kubischen Einheitszelle und acht Atome an ihren Scheitelpunkten. Es ist die Wechselwirkung der Allotrope des Eisens mit den Legierungselementen, vor allem Kohlenstoff, die dem Stahl seine einzigartigen Eigenschaften verleiht.

Im reinen Eisen leistet die Kristallstruktur relativ wenig Widerstand gegen das Verschieben der Eisenatome. Daher ist reines Eisen recht dehnbar, weich und somit leicht zu formen. Im Stahl bewirken geringe Mengen an Kohlenstoff, anderer Elemente und Einschlüsse als Härtungsmittel, die die Bewegung in der Kristallstruktur verhindern.

Stahlproduktion

Stahl wird seit Jahrhunderten per Hand produziert. Die großtechnische, industrielle Nutzung begann jedoch erst, nachdem im 17. Jahrhundert mit der Einführung des Hochofens und der Herstellung von Tiegelstahl effizientere Produktionsmethoden entwickelt wurden. Mit der Erfindung des Bessemer-Verfahrens begann schließlich eine neue Ära in der Herstellung von Stahl für den Masseneinsatz.

Weitere Verfeinerungen im Prozess, wie z. B. die Sauerstofferzeugung (BOS), ersetzten frühere Methoden und senkten die Produktionskosten weiter. Auch die Qualität des Endprodukts konnte damit erhöht werden. Heute ist Stahl mit einer Produktion von mehr als 1,6 Milliarden Tonnen pro Jahr einer der weltweit am weitesten verbreiteten künstlichen Werkstoffe. Moderner Stahl wird im Allgemeinen durch verschiedene Qualitäten gekennzeichnet, die von verschiedenen Normungsorganisationen definiert werden.

Verzinkter Stahl

Bei der Verzinkung bzw. Feuerverzinkung handelt es sich um einen Prozess der Beschichtung von Eisen und Stahl mit Zink, bei dem die Oberfläche des Grundmetalls beim Eintauchen in ein Bad aus geschmolzenem Zink bei einer Temperatur von etwa 449 °C legiert. Unter Einwirkung der Atmosphäre reagiert das reine Zink (Zn) mit Sauerstoff (O2) zu Zinkoxid (ZnO). Dieses wiederum reagiert mit Kohlendioxid (CO2) zu Zinkkarbonat (ZnCO3), einem meist mattgrauen, relativ starken Material, das den darunter liegenden Stahl unter vielen Umständen vor Korrosion schützt. Galvanisierter Stahl wird häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist, ohne dafür die Kosten von Edelstahl aufwenden zu müssen.

Verzinkter Stahl kann geschweißt werden, jedoch muss man auf die entstehenden giftigen Zinkgase achten. Verzinkter Stahl ist zudem für Hochtemperaturanwendungen bis 200 °C geeignet. Die Verwendung von verzinktem Stahl bei höheren Temperaturen führt zu einem Ablösen der Zinkschicht.

Galvanisch verzinktes Stahlblech wird im Automobilbau häufig eingesetzt, um die Korrosionsbeständigkeit von Karosserieaußenteilen zu verbessern. Hier sind jedoch tendenziell geringere Schichtdicken von Zink zu erreichen. Wie andere Korrosionsschutzsysteme schützt die Verzinkung den Stahl, indem sie als Barriere zwischen Stahl und Atmosphäre wirkt.