Eisen
Vorkommen:
Eisen ist zusammen mit Nickel vermutlich der Hauptbestandteil des Erdkerns. Angetrieben von thermischen Kräften, erzeugen Konvektionsströmungen von flüssigem Eisen im äußeren Kern das Erdmagnetfeld. Mit einem Anteil von 5 Prozent ist Eisen aber auch eines der häufigeren Elemente der Erdkruste. Die ersten Quellen, die ausgebeutet wurden, sind Raseneisenerz und offenliegende Erze. Heute wird vor allem 40-prozentiges Magneteisenerz genutzt. Das wichtigste Mineral zur Eisengewinnung ist Hämatit, welches größtenteils aus Fe2O3 besteht.
Eigenschaften:
-Symbol: Fe
-Gruppe: Metalle
-Ordnungszahl: 26
-Atommasse: 55,8 u
-Dichte: 7,874 g/cm³
-Schmelztemperatur: 1535 °C
-Weitere Eigenschaften:
-magnetisch, gute elektrische Leitfähigkeit, gute Wärmeleitung, verformbar, Aggregatzustand: fest.
Verwendung:
Technisch ist Eisen für die Herstellung von Stahl bedeutsam. Stähle sind Legierungen, die neben Eisen noch andere Metalle und
Nichtmetalle (insbesondere Kohlenstoff) enthalten.
Eisen ist mit 95 Gewichtsprozent das weltweit meistgebrauchte Metall. Der Grund dafür liegt in seiner weiten Verfügbarkeit, die
es preiswert macht, sowie der Festigkeit und Zähigkeit von Eisenlegierungen, die es in vielen Bereichen nützlich macht. Viel
Eisen wird bei der Herstellung von Autos, Schiffen und im Hochhausbau (Stahlbeton) eingesetzt.
Eisen ist eines der drei ferromagnetischen Metalle (Kobalt und Nickel sind die anderen) und erlaubt damit den großtechnischen
Einsatz des Elektromagnetismus in Generatoren, Transformatoren und Elektromotoren.
Reines Eisenpulver wird nur in der Chemie verwendet. Industriell sind verschiedene Stähle verbreitet, in Deutschland
ca. 7500. Eisen wird in den folgenden Formen genutzt:
Roheisen enthält 4-5 % Kohlenstoff sowie unterschiedliche Anteile an Schwefel, Phosphor und Silizium. Es ist ein
Zwischenprodukt in der Herstellung von Gusseisen und Stahl. Gusseisen enthält 2,06-6,67 % Kohlenstoff und weitere Legierungselemente wie beispielsweise Silizium und Mangan. In
Abhängigkeit von der Abkühlgeschwindigkeit liegt der Kohlenstoff im Gusseisen als Karbid oder elementar als Graphit
vor. In Anlehnung an das Aussehen der Bruchflächen spricht man im ersten Fall von weißem und im zweiten Fall von
grauem Gusseisen. Gusseisen ist sehr hart und spröde. Es lässt sich gewöhnlich nicht plastisch verformen. Stahl enthält zwischen 0,06 % und 2,06 % Kohlenstoff. Im Gegensatz zu Gusseisen ist er plastisch
um formbar. Durch Legieren sowie eine geeignete Kombination von thermischer Behandlung und plastischer
Umformung können die
mechanischen Eigenschaften des Stahls in weiten Grenzen variiert werden. Bei Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt bis 0.8% spricht man von Baustahl, bei über 0.8% von Werkzeugstahl.
Quellen:
Mitarbeiter:
Andreas Kreischer
Hannes Asprion
Patrick Schüle