Band 1 Fernkurs des Eisen- und Hartwarenhandels

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1 Band 1 Fernkurs des Eisen- und Hartwarenhandels Grundlagen Haus- und Küchengeräte Tischkultur Freizeit- und Gartenartikel FERNKURS

2 Grundlagen Metalle Stahl Metalle Nichteisenmetalle Oberflächenschutz, Anstrichmittel Elektrotechnische Grundbegriffe Baustoffe Haus- und Küchengeräte Tischkultur Freizeit- und Gartenartikel Glaswaren Küchengeschirr Schnellkochtöpfe, Bräter, Bratpfannen und Wok Feinkeramik Essbestecke, Tafelhilfsgeräte Haushaltsmesser Scheren Küchenhelfer und Taschenmesser Haushaltsgeräte Entsaften, Einkochen und Dörren Waagen und Messgefäße Küchenmaschinen Servicezusammenstellung Der gedeckte Tisch Heizung Elektrische Großgeräte Gartenmöbel und Campingartikel Fitnessgeräte und Freizeitartikel

3 Impressum Herausgeber und Medieninhaber Bundesgremium des Baustoff-, Eisen-, Hartwaren- und Holzhandels Wiedner Hauptstraße Wien T F handel5@wko.at Autor Herbert Unterlechner, Inzing Grafische Gestaltung Covergestaltung und Überarbeitung der 6. Auflage: Martin Ristl Grafik Design!, Wien Layout Kern: Elmecker_designer, Wien Produktion Donau Forum Druck, Wien Stand 6. Auflage (Oktober 2011) Auflage copyright Alle Rechte vorbehalten Die Fotos wurden von den im Bildquellennachweis angeführten Firmen ausschließlich für diesen Fernkurs zur Verfügung gestellt. Trotz sorgfältiger Prüfung sämtlicher Bereiche in dieser Broschüre sind Fehler nicht auszuschließen und die Richtigkeit des Inhalts ist daher ohne Gewähr. Eine Haftung des Herausgebers oder des Autors ist ausgeschlossen.

4 Vorwort Seit nunmehr fast 50 Jahren bietet das Bundesgremium seinen Mitgliedsbetrieben einen Fernkurs für die branchenspezifische Fachausbildung im Eisen- und Hartwarenhandel an. Ziel dieses Kurses ist die eigenständige Aus- und Weiterbildung von Mitarbeitern zu kompetenten und qualifizierten Fachberatern. Gut ausgebildete und motivierte Mitarbeiter verbessern heute mehr denn je die Position der Unternehmen im härter werdenden Wett bewerb. Die Lehrbücher des Fernkurses vermitteln ein umfangreiches warenkundliches Wissen und bestechen in der Vielfalt des Sortiments durch detaillierte Ausführungen und Basisinformationen zu einzelnen Produkten und Warengruppen. Den erfolgreichen Abschluss des Fernkurses bestätigt das Lehr gangszertifikat Ironstar. Diese Marke steht den Ausbildungsbetrieben künftig auch für Berufsmarketing-Maßnahmen zur Verfügung. Das im Sommer 2011 vom Bundesgremium überarbeitete Kursangebot zeichnet sich auch durch eine verbesserte Kursbegleitung aus. Angefangen von der Online-Anmeldung über die neu geschaffene Website sollen die Teilnehmer und Ausbildungsbetriebe künftig noch besser im Kursablauf betreut werden können. Vor allem wird aber der Prüfungsvorgang über die neu eingerichtete E-Learning-Plattform in eine zeitgemäße Form gebracht. Die E-Learning Plattform soll den Ausbildungsbetrieben eine optimale Kursbegleitung ermöglichen sowie das schnelle und unkomplizierte Abrufen der Prüfungsergebnisse für die Kursteilnehmer sicherstellen. Für den vorliegenden ersten Band gilt mein ganz besonderer Dank unseren Branchenexperten, Frau Kommerzialrat Waltraud Rigler, Herrn Kommerzialrat Karl Grabuschnigg und Herrn Kommerzialrat Karl Heinz Schrems für die Überarbeitung der Manuskripte und die professionelle Unterstützung in Detailfragen. Ich wünsche allen Lesern viel Freude bei der Lektüre und den Kursteilnehmern recht viel Erfolg bei den Prüfungen! Dieter Funke Bundesobmann Amstetten, Oktober

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6 Grundlagen

7 Einteilung der Metalle: Metalle Stahl Metalle Erze Metalle sind Grundstoffe, die sich durch eigenartigen Glanz und besondere Eigenschaften auszeichnen. Sie sind beispielsweise gute Leiter für Elektrizität und Wärme. In der Natur kommen die Metalle selten rein, gediegen, sondern in Verbindung mit taubem Gestein vor. Die Verbindung von Metall und Gestein nennt man Erz. Ein zu hoher Gehalt an taubem Gestein macht die Verwendung dieser Erze unrentabel. Unter taubem Gestein versteht man metallarmes oder metallfreies Gestein. Die Gewinnung der Metalle aus den Erzen bezeichnet man als Verhüttung, die Anlagen dafür als Hüttenwerke. Legierungen Die Metalle werden in der Technik selten rein, sondern meist in Form von Legierungen verwendet. Unter Legieren verstehen wir, dass zwei oder mehrere Metalle im flüssigen Zustand gemischt werden. Eine Legierung ist also eine Metallmischung (die auch kleine Mengen nichtmetallischer Stoffe enthalten kann). Metalle werden legiert, um neue Eigenschaften zu erzielen. Metalle können nach verschiedenen Gesichtspunkten eingeteilt werden: Eisen- und Nichteisenmetalle Unter Eisenmetalle werden die verschiedenen Stähle und Gusseisen gezählt, zu den Nichteisenmetallen alle anderen. Edle und unedle Metalle Edle Metalle oxydieren nicht, unedle schon. Zu den edlen Metallen zählen Gold, Silber, Platin und Quecksilber. Schwermetalle und Leichtmetalle Zu den Leichtmetallen zählen z.b. Aluminium und Magnesium, fast alle anderen Metalle zählen zu den Schwermetallen. Seltene und häufige Metalle Seltene Metalle sind z.b. Chrom, Nickel, Wismut, Molybdän, Vanadium und Kobalt. Der Werkstoff Stahl Stahl ist ein ständiger Begleiter unseres Lebens. Er ist uns so selbstverständlich geworden, dass wir ihn kaum noch bemerken. STAHL Kurzzeichen einiger Metalle: Ag... Silber AI... Aluminium Au... Gold Co... Kobalt Cr... Chrom Cu... Kupfer Fe... Eisen Hg... Quecksilber Mg... Magnesium Mo... Molybdän Ni... Nickel Pb... Blei Pt... Platin Sn... Zinn V... Vanadium W... Wolfram Zn... Zink Schienen Das Auto und Haushaltsgeräte wie unser Kühlschrank oder die Waschmaschine bestehen zu einem sehr großen Anteil aus Stahl, auch wenn wir dies durch die Oberflächenbehandlung gar nicht wahrnehmen. Das Gehäuse der Uhr am Handgelenk oder das Besteck, mit dem wir täglich mehrmals essen, sind aus feinstem Edelstahl gefertigt. 6 A1

8 Andere Produkte wie Stiegengeländer, Drahtstifte, Schrauben und Werkzeuge aller Art benützen wir ganz selbstverständlich als Artikel des täglichen Gebrauches. Stahl ist kein Material zum einmaligen Gebrauch, er ist zu 100 % recyclebar, d. h. unbeschränkt wieder verwertbar. Dadurch werden unsere Ressourcen und die Umwelt geschont. Gerade die enorme Vielseitigkeit an mechanischen Eigenschaften, die durch relativ geringe Gehalte an Legierungselementen und gezielte Wärmebehandlung erreichbar ist, macht Stahl zu einem unverzichtbaren High-Tech-Produkt. Von allen metallischen Werkstoffen hat Stahl die weltweit größte Produktionsmenge. Rohstahl gibt es in Form von Blöcken, Brammen, Vorblöcken (Blooms) und Knüppeln. Aus diesem Halbzeug werden Bleche, Profile, Schienen, Rohre und Drähte hergestellt. Diese sind wiederum Ausgangsmaterial für die weitere Verarbeitung zu einer Vielzahl an Gebrauchsgegenständen. In Österreich wird Eisen seit 2500 Jahren hergestellt. Eisenerz wird in Österreich am Erzberg in der Steiermark abgebaut. Von der österreichischen Stahlindustrie wird nicht nur der Großteil des Eigenbedarfs in unserem Land gedeckt, sondern es werden rund 70 % der erzeugten Produkte exportiert. Die wichtigsten Absatzmärkte liegen in Europa, Spezialstähle aus Österreich werden in die ganze Welt geliefert. Die bedeutendsten Exportprodukte sind oberflächenveredelte Bleche für die Automobil- und Haushaltsgeräteindustrie, Schienen für den Bahnbau, Drähte, Seile, Ketten, nahtlose Stahlrohre und Ölfeldrohre zur Förderung von Erdöl, sowie Spezial- und Edelstähle. bestimmte Korngröße zerkleinert werden, bevor sie dann in den Hochofen kommen. Dort werden die Erze geschmolzen. Dabei entstehen Roheisen und Schlacke. Die Schlacke wird großteils zur Zementherstellung verwendet. Sie ist ein wertvolles Produkt, das zu 100 % verwendet wird. Aus Roheisen wird Stahl erzeugt. Vom Roheisen zum Stahl Roheisen enthält noch eine Reihe von Elementen, z. B. über 4 % Kohlenstoff, aber auch Silizium, Mangan, Phosphor und Schwefel. Bei der Umwandlung von Roheisen in Stahl müssen der Kohlenstoffgehalt herabgesetzt und die unerwünschten Bestandteile zum größten Teil beseitigt werden. Diesen Prozess nennt man Frischen. Beim Frischprozess erfolgt das Verschlacken bzw. Vergasen (C zu CO) der Begleitelemente mit Hilfe von Sauerstoff. Eisenträger für die Stahlerzeugung sind neben Roheisen noch Schrott. Vom Erz zum Stahl Kompaktstahlwerk Vom Erz zum Roheisen Erze müssen durch Brechen und Mahlen auf eine Heute werden jährlich weltweit über 780 Millionen Tonnen Rohstahl erzeugt, davon 60 % im Sauerstoff-Blasverfahren und 33 % als Elektrostahl. In Österreich wurden im Jahr 1999 rund 5,3 Millionen Tonnen Rohstahl hergestellt, davon 4,8 Millionen Tonnen in den Werken Linz und Donawitz des VOEST-ALPINE STAHL Konzerns. Hochofenanlage Sauerstoff-Blasverfahren (Linz-Donawitz-Verfahren) Das LD-Verfahren wurde in Linz und Donawitz ( ) entwickelt. Es ist jenes Verfahren, nach dem weltweit der meiste Stahl (60 %) erzeugt wird. Mit Hilfe des LD-Verfahrens kann man große Mengen Roheisen und Schrott wirtschaftlich verarbeiten sowie Rohstahl von besonderer Güte liefern. Je Charge werden 50 bis 450 Tonnen Stahl erzeugt. Das Fassungsvermögen der größten Konverter (Tiegel) kann 450 Tonnen erreichen. A2 7

9 Beim LD-Verfahren wird der Konverter mit Schrott und flüssigem Roheisen beschickt. Durch eine wassergekühlte Sauerstofflanze wird nun der Sauerstoff mit einem Druck von etwa bar auf das flüssige Eisenbad aufgeblasen. Nach einer Blaszeit von 15 bis 20 Minuten sind die Begleitelemente des Roheisens auf das gewünschte Maß reduziert aus Roheisen ist Rohstahl geworden. Definitionen Stahl ist Eisen, das ohne Nachbehandlung schmiedbar oder walzbar ist; dies ist bei einem Kohlenstoffgehalt unter 2 % der Fall. oder: Als Stahl werden Werkstoffe bezeichnet, deren Masseanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elementes und die im Allgemeinen weniger als 2 % Kohlenstoff und andere Elemente enthalten. Unter Schmieden versteht man das Verformen im plastischen, glühenden, Zustand. Gusseisen hat einen höheren Kohlenstoffgehalt. Dadurch besitzt Gusseisen andere Eigenschaften als Stahl und kann nicht geschmiedet oder gewalzt werden. Es wird gegossen. Temperguss wird aus Gusseisen hergestellt. Durch Senken des Kohlenstoffanteils wird er beschränkt schmiedbar und verliert die Brüchigkeit, wie sie Gusseisen besitzt. kombiniertes Blasverfahren Edelstähle werden im Elektrostahl-Verfahren weiterverarbeitet. Arten der Stähle 8 A3

10 Unlegierte Stähle sind fast reiner Stahl. Je nach Reinheitsgrad und Eigenschaften unterscheidet man unlegierte Massenstähle, Qualitätsstähle und unlegierte Edelstähle. Legierte Stähle werden in legierte Qualitätsstähle im mittleren Legierungsbereich und legierte Edelstähle im höchsten Legierungsbereich unterschieden. Metall Chrom Kobalt Mangan Molybdän Nickel bewirkte Eigenschaft Korrosionsbeständigkeit (ab 12 % Chrom ist der Stahl rostfrei), Verschleißfestigkeit, Schneidhaltigkeit Warmfestigkeit, Verschleißhärte, Schneidhaltigkeit, Schmiedbarkeit Härte, Festigkeit Warmfestigkeit, Zugfestigkeit, Schneidhaltigkeit, Schmiedbarkeit, Säurebeständigkeit Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit Festigkeit, Durchhärtbarkeit, Je nach Wunsch werden Stähle erzeugt, die besonders hitzebeständig, besonders rostfrei, schneidhaltig, magnetisch oder unmagnetisch, etc. sind. Der Legierungsgrad bezeichnet die Menge der Nichteisenanteile im Stahl. Ein Legierungsgrad von 5% bedeutet, dass der Stahl zu 95 % aus Eisen und zu 5% aus anderen Elementen besteht. Der Legierungsgrad beträgt bis zu 30 % (in Ausnahmefällen auch mehr). Ein Beispiel für hochlegierte Stähle ist der Hochleistungsschnellarbeitsstahl (HSS). Er bleibt aufgrund seines hohen Legierungsgrades bis zu Arbeitstemperaturen von 600 C schneidfähig. Verwendet wird HSS für Spiralbohrer, Stichsägeblätter, Fräser, Gewindeschneider,... Von der Zusammensetzung des Stahles kann der Verkäufer/ die Verkäuferin Verkaufsargumente ableiten: Es ist ein Unterschied, aus welchem Stahl ein Werkzeug gefertigt ist. Ein Unterschied, den man zwar nicht sieht, der aber im Gebrauch sehr wichtig sein kann. Markenhersteller beispielsweise verwenden in der Regel bessere Stähle als sogenannte No-Name Anbieter. Härte, Warmfestigkeit, Zugfestigkeit, Vanadium Schneidhaltigkeit Wolfram Warmfestigkeit Titan Festigkeit, Alterungsbeständigkeit Nichtmetall erhöht Festigkeit und Härte, Kohlenstoff erniedrigt Zähigkeit und Schmiedbarkeit Beispiel: Wenn Sie auf einem Gabelschlüssel die Aufschrift CV lesen, so bedeutet das, dass der Gabelschlüssel aus Chrom-Vanadium-Stahl besteht. Der Stahl ist also mit Chrom und Vanadium legiert. Das heißt wie Sie aus der Tabelle über die Legierungsbestandteile entnehmen können dass der Gabelschlüssel nicht rostet (abhängig von der Menge an Chrom), verschleißfest, hart und zugfest ist. Nichtrostende Stähle werden nach ihrem Nickelgehalt unterschieden. z.b. 18/10-Stahl enthält 18 % Chrom und 10 % Nickel und wird unter anderem für Kochtöpfe verwendet. Legierungsbestandteile und ihre Wirkungen Die Qualität und die Eigenschaften der Stähle hängen weitgehend von den Legierungselementen sowie den erwünschten oder unerwünschten Spurenelementen ab. Die Hauptmasse der Legierung bezeichnet man als Grundmetall. Die übrigen Komponenten sind Zusätze. Als Legierungselemente werden nur absichtlich zugesetzte Elemente bezeichnet. Die nachstehende Tabelle gibt einen Überblick über den Einfluss, den die Legierungselemente auf die technologischen Eigenschaften des Werkstoffs haben. Nach dem Verwendungszweck unterscheidet man Baustähle (für Stahlkonstruktionen, Schrauben,...) und Werkzeugstähle (für Zangen, Bohrer,...) A4 9

11 Die Formgebung Der flüssige Stahl muss in Formen gebracht werden, mit denen andere Firmen wie zum Beispiel Werkzeughersteller arbeiten können. Dazu wird der flüssige Stahl zunächst in Brammen oder Blöcke gegossen. Tandemgerüste Stranggussanlage Schmieden Neben dem Walzen ist das Schmieden das wichtigste Verfahren zur Warmformgebung. Als Maschinen kommen Pressen, Hämmer oder Schmiedemaschinen zum Einsatz. Nach der Form der Werkzeuge unterscheidet man zwischen Freiformund Gesenkschmieden. Beim Schmieden werden glühende Stahlstücke in Formen gepresst. Brammenstranggussanlage Auslauf Walzen Beim anschließenden Walzen werden die Brammen oder Blöcke in mehreren Schritten zu Blechen verdünnt. Je nach Dicke werden damit Töpfe, Autos oder Schiffe gebaut. Werden Stäbe oder Profile erzeugt, so können daraus Werkzeuge geschmiedet werden. Die Schmiedbarkeit des Stahls hängt besonders vom Kohlenstoffgehalt ab. Mit zunehmendem C-Gehalt und Gesenkschmieden höheren Legierungsanteilen nimmt die Dehnbarkeit und damit die Schmiedbarkeit der Stähle ab. Je geringer der Kohlenstoffgehalt bei unlegierten Stählen ist, desto höher liegt die Anfangsschmiedetemperatur und desto größer ist der Temperaturbereich, in dem geschmiedet werden kann. Wärmebehandlung des Stahls Der Stahl kann in seinen Eigenschaften noch weiter verändert werden. Eine Möglichkeit ist das Anwenden hoher Temperaturen. Diese sogenannte Wärmebehandlung wird besonders auch außerhalb von Stahlwerken von weiterverarbeitenden Betrieben, wie z.b. Werkzeugbauern eingesetzt. Dadurch kann jeder Industriebetrieb dem Stahl die gewünschten Eigenschaften geben. Einzige Voraussetzung ist eine eigene Härteanlage. Warmbreitbandstraße 10 A5

12 Glühen Glühen ist eine Wärmebehandlung, bestehend aus einem langsamen Erwärmen des Werkstückes, Halten auf Glühtemperatur, auf die eine langsame Abkühlung folgt. Ziel des Glühens ist es, Spannungen, die durch mechanische Bearbeitungen entstanden sind, auszugleichen. Dadurch wird das innere Gefüge des Stahls ausgeglichen und der Stahl stabiler. Härten Ziel des Härtens ist es, dem Stahl eine besondere Härte zu geben. Gleichzeitig wird die Zähigkeit des Stahles vermindert, wodurch er spröder wird und leichter brechen kann. Ein Beispiel für gehärteten Stahl sind z.b. Hartmetall-Plättchen vorn auf Steinbohrern. Durch ihre besondere Härte können sie Beton durchbohren. Wäre jedoch der ganze Bohrer aus Hartmetall, so wäre er sehr spröde und würde viel zu leicht brechen. Vorgang: Erwärmen Die Werkstücke werden in einem vorgeheizten Härteofen auf Härtetemperatur erwärmt. Anlassen Nachdem gehärtete Stähle spröde sind, wird oft ein Teil der Werkstücke in der Härte reduziert. Dazu wird der Stahl auf hohe Temperatur gebracht und langsam ausgekühlt. Man kann auf manchen Stählen Anlassfarben entdecken (Regenbogenfarben von gelb bis blau). Induktionshärtung Die meisten Handwerkzeuge werden als Ganzes gehärtet. Doch an einigen Stellen (z.b. die Schneiden einer Zange) braucht das Werkzeug oft eine besondere Härte. Das erreicht man durch induktives Härten. Dazu wird der zu härtende Teil mit durchfließendem Strom gezielt erhitzt und anschließend im Ölbad abgeschreckt. Einsatzhärtung Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt sind an und für sich nicht härtbar. Wenn man die Oberfläche mit Kohlenstoff anreichert und sie nachher einer Härtung unterzieht, wird die Oberfläche glashart, während der Kern zäh (weich) bleibt. Baustähle in der Güte von Qualitäts- und Edelstählen können dadurch oberflächengehärtet werden. Die Einsatzhärte ist beispielsweise bei solchen Bauteilen gewünscht, die an der Oberfläche wegen der Beanspruchung besonders hart sein sollen, aber großer Bruchgefahr unterliegen. Ihre Anwendung ist sehr groß und reicht von Blechschrauben bis zur Kurbelwelle von Motoren. In die Gruppe der Oberflächenhärtung gehört auch die Nitrierhärtung, wo beispielsweise Eisen-Stickstoff-Verbindungen bis zu einer Eindringtiefe von 0,1 mm eingelagert werden. So gehärtete Oberflächen besitzen höchste Verschleißfestigkeit. EISEN-GUSSWERKSTOFFE Eisen kann in Formen gegossen werden. Der Vorteil des Gießens liegt darin, dass so auch komplizierte, manchmal sehr große Formen in einem Stück erzeugt werden können. Abschrecken Nach der Erwärmung wird der Stahl plötzlich abgekühlt (abgeschreckt). Als Abschreckmittel werden verwendet: Wasser, eventuell mit Zusätzen, Öle, Metallschmelzen, Salzschmelzen, strömende Gase oder Luft. Formguss, fertiges Gussstück Man kann Stahl oder Gusseisen verwenden. Gusseisen Für die Herstellung von Gusseisen wird Roheisen mit einem höheren Kohlenstoffanteil (sogenanntes graues Roheisen) verwendet. Es besitzt einen Kohlenstoffgehalt von 2,4 % 5%. Wird das Gusseisen langsam abgekühlt, so wird der Kohlenstoff als Graphit ausgeschieden. Dadurch erhält Gusseisen seine typisch graue Farbe. Eigenschaften des Gusseisens: Es ist einfach durch Gießen verarbeitbar, wodurch selbst komplizierte Formen hergestellt werden können. Es zeigt gute Gleiteigenschaften, weswegen es für Kfz-Zylinder, Kolbenringe, Gleitbahnen, etc. verwendet wird. Da Gusseisen nicht durch eine Wärmebehandlung im Gefüge verändert werden kann, A6 11

13 eignet es sich besonders gut als Ofenmaterial. Gusseisen ist korrosionsträge, ohne natürlich rostfrei zu sein. Aus diesem Grund wird es gerne für Sanitär- und Kanalgussartikel verwendet. Die unangenehme Eigenschaft des Gusseisens besteht in seiner Sprödheit. Aus diesem Grund macht man das Gusseisen oft durch ein geeignetes Verfahren etwas elastischer. Das gelingt durch das Tempern. Da vor allem der Kohlenstoffgehalt für die Sprödheit verantwortlich ist, wird beim Tempern der Kohlenstoffgehalt durch Glühen der fertigen Gussartikel gesenkt. Temperguss ist durch Glühbehandlung zäh gewordenes Gusseisen. Verwendung von Temperguss: Fittings (Rohrverbindungsstücke), einfache Werkzeuge, Schlüssel und Schlossbestandteile, Schrauben und Muttern und viele andere hochbeanspruchte Kleinteile. Stahlguss Stahlguss ist in Formen gegossener Stahl. Er besitzt einen niedrigen Kohlenstoffgehalt und ist deshalb sehr zäh. Er wird für Teile verwendet, die eine große Festigkeit und Zähigkeit erfordern. Beispiele: Bremsscheiben, Hebel, Turbinen, Motoren VA Technologie AG (Industrieanlagenbau, Energietechnik, Kraftwerksbau-Dienstleistungen); Börsegang 1994 VOEST-ALPINE STAHL AG; Börsegang 1995 Böhler-Uddeholm AG (Edelstahlbereich); Börsegang 1996 Im VOEST-ALPINE Stahl Konzern wurden im Geschäftsjahr 1999/2000 rund 4,8 Mio. Tonnen Rohstahl erzeugt, was über 90 % der gesamten österreichischen Stahlproduktion entspricht. Mit rund MitarbeiterInnen wurde im Geschäftsjahr 1999/2000 ein Umsatz von über Mio. EUR erzielt und ein Jahresüberschuss von knapp 130 Mio. EUR erwirtschaftet. Das Kerngeschäft des VOEST-ALPINE STAHL Konzerns ist die Erzeugung, Verarbeitung, der Verkauf und die Vermarktung von qualitativ hochwertigen Stahlprodukten. Mehr als zwei Drittel des Konzernumsatzes gehen in den Export, vornehmlich in die Märkte West-, Mittel- und Osteuropas. Trotz gewisser Standortnachteile (das Unternehmen hat keinen direkten Zugang zum Meer) nimmt der Konzern eine bedeutende Stellung bei hochveredelten Produkten ein. Der VOEST-ALPINE STAHL Konzern zählt zu den führenden Lieferanten für die Automobil- und Hausgeräteindustrie sowie den Bahn-, Maschinen- und Stahlbau. Eine gut ausgebaute Vertriebsorganisation in Europa und moderne Bearbeitungszentren ermöglichen gutes Service und Just-in-time-Lieferungen. Eisen- und Stahlindustrie in Österreich Die Geschichte der Eisenerzeugung in Österreich ist rund 2500 Jahre alt. Das wichtigste stahlerzeugende Unternehmen in Österreich ist heute die VOEST-ALPINE AG. Sie wurde im 2. Weltkrieg gegründet und später mit anderen Unternehmen vereinigt. Mit dem Zusammenschluss von VOEST und ÖAMG am 1. Jänner 1973 erfolgte die größte Fusion in der verstaatlichten österreichischen Eisen- und Stahlindustrie. Nach dem ersten Ölschock im Jahr 1973 und dem zweiten 1980 geriet die verstaatlichte Industrie in wirtschaftliche Turbulenzen, die 1985 zum Rücktritt des gesamten Vorstandes führten. Nach einer schwierigen und konsequenten Restrukturierungsphase, die von der ÖIAG (Österreichische Industrieholding) begleitet wurde, schaffte die VOEST-ALPINE STAHL AG Mitte der 90er-Jahre den sehr erfolgreichen Gang an die Börse wurde die VOEST-ALPINE völlig privatisiert. Die Nachfolgeunternehmen der VOEST-ALPINE AG sind heute die 12 A7

14 Metalle - Nichteisen-Metalle Im ersten Teil der Metalle haben wir die Eisenmetalle behandelt. Im zweiten Teil behandeln wir nun die Nichteisenmetalle (NE-Metalle). Das sind alle Metalle und deren Legierungen mit Ausnahme des Eisens. Die NE-Metalle werden in Schwer- und Leichtmetalle eingeteilt. Schwermetalle: Kupfer, Zink, Zinn, Blei, Nickel, Chrom, Wolfram, Molybdän, Kobalt,... Leichtmetalle: Aluminium, Magnesium, Titan Bildet an der Luft mit dem in der Luft enthaltenen Kohlendioxyd den Edelrost (Patina, grünlicher Überzug) und in Verbindung mit Säuren den giftigen Grünspan. Aus diesem Grund müssen Kupfergefäße für Nahrungsmittel innen verzinnt sein. Gut korrosionsbeständig, deshalb muss Kupfer nicht gegen Rost geschützt werden. Größere Härte kann man bei Kupfer und Kupferlegierungen durch Walzen, Ziehen, Treiben etc. erhalten. Handelsformen für Halbzeug aus Kupfer und Kupfer-Legierungen Als Halbzeug bezeichnet man die Form, in der das Kupfer den Kupferhersteller verlässt. Kupfer und Kupferlegierungen werden als Halbzeug gehandelt. Aus diesem Halbzeug erzeugen andere weiterverarbeitende Betriebe erst die fertigen Produkte (Töpfe, Kabel,...). Kupfer (Cu) Kupfer kannte man bereits in vorgeschichtlicher Zeit; es war vermutlich das erste Metall, aus dem Gebrauchsgegenstände gefertigt wurden, und zwar nicht nur aus dem reinen Metall, sondern auch aus Bronze, einer Legierung aus Kupfer und Zinn. Hauptproduzenten: USA, Russland, Sambia, Chile, Kanada, u. a. In Österreich wird zur Zeit kein Kupfer abgebaut, wohl aber verhüttet (Kupferelektrolyse in Brixlegg, Tirol). Eigenschaften des Kupfers: rote Färbung, weich, deshalb können Heizungs- und Wasserrohre aus Kupfer einfach zurechtgebogen werden; Kupfer kann aber gehärtet werden. sehr dehnbar und polierfähig, ausgezeichneter Wärme- und Stromleiter, deshalb werden Stromkabel und Kochtopfböden aus Kupfer hergestellt unlegiert schlechter gießbar, bedingt schweißbar feuerbeständig Durch Erhitzen und rasches Abkühlen wird Kupfer nicht wie Stahl härter, sondern weicher. Kupfer lässt sich schwer spanen. Unter spanenden Formgebungen versteht man alle Arten, das Material zu bearbeiten, bei denen Späne abfallen: meißeln, sägen, feilen, bohren, hobeln, fräsen und Gewinde schneiden. Kupfer lässt sich schwer spanen, weil es schmiert. Der Begriff Halbzeug wird aber nicht nur für Kupfer, sondern für alle Rohstoffe verwendet. Bleche, handelsübliche Formate 600 x 2000 und 1000 x 2000 mm, z.b. für Dachrinnen Streifen, Ronden und Zuschnitte Bänder, Breite und Stärke richtet sich nach dem Verwendungszweck Stangen, Profile, Drähte, z.b. für Elektrokabel Rohre, z.b. für Heizungsleitungen Das vorerwähnte Halbzeug wird in verschiedenen Härtegraden in weicher, halbharter sowie in einzelnen Fällen in federharter und doppelfederharter Qualität gehandelt. Kupferlegierungen Messing: Cu + Zn Messing stellt die wichtigste Gruppe der Kupferwerkstoffe dar. Eigenschaften Wegen der sehr guten Verformbarkeit und der ausgezeichneten Zerspanbarkeit, verbunden mit recht guter Korrosionsbeständigkeit, und größerer Härte als Kupfer ist Messing der am meisten verbreitete Werkstoff auf Kupferbasis. Messing kann außer Kupfer und Zink wegen der guten Zerspanbarkeit bis zu 3% Blei enthalten. A9 13

15 Gleitlager und Gleitbahnen, hochbeanspruchte Zahnräder, Bolzen, etc. erwähnt. Neusilber: z. B. 62% Cu + 20% Zn + 18% Ni Mit höherem Nickelanteil nimmt das silberähnliche Aussehen zu. Ähnliche Eigenschaften wie Messing. Durch den hohen Nickelanteil hohe Festigkeit und Anlauf- sowie Korrosionsbeständigkeit. Zierband Verwendung von Neusilber: Bestecke, Tafelgeräte, als Kontaktfeder in der Elektroindustrie, für optische Geräte, Reißverschlussdrähte, Musikinstrumente, ferner in der Feinmechanik. Außerdem werden gut zerspanbare Legierungen mit Bleizusatz für die Herstellung von Zylinderschlüsseln verwendet. Als Tombak bezeichnet man eine Kupfer-Zink-Legierung mit einem Zinkgehalt von 10%-30%. Verwendung Möbel- und Baubeschläge, Schrauben, Glühlampenfassungen und Elektrokleinteile, Kugelschreiberminen, Patronenhülsen, Blasmusikinstrumente, Armaturen, Metallschläuche, etc. Bronze: Cu + Sn Bronze ist härter als jede andere Legierung außer Stahl und besitzt hohe Verschleißfestigkeit hohe Festigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit: je höher der Zinngehalt, desto höher ist die Korrosionsbeständigkeit Legierungen, die neben Kupfer auch Zinn enthalten, nennt man Zinnbronzen. Werden weitere Zusätze, vor allem Zink und Blei zugefügt, so erhält man die Mehrstoff- Zinnbronzen, bei Zufügung von Alu die Aluminium-Bronzen. Zwei Bronze-Legierungen seien wegen ihrer Häufigkeit besonders erwähnt: SnBz 6 (mit 6% Sn-Gehalt) und SnBz 8 (mit 8% Sn-Gehalt) Handelsformen: Sämtliche Legierungen werden in fast allen Halbzeugformen, wie Bleche, Bänder, Stangen und Rohre etc. geliefert. Verwendung von Bronzen: Blattfedern, Spiralfedern, ferner in der Papier-, Zellstoff- und chemischen Industrie, Schiffs-, Maschinen- und Apparatebau. Ferner für Glocken, Möbelbeschläge, Ziergegenstände, etc. Bei SnBz 8 sei die Verwendung für Zinn (Sn) Österreich besitzt keine abbauwürdigen Vorkommen und keine Verhüttung. Der Bedarf wird durch Einfuhr reinen Zinnmetalls gedeckt. Handelsform in Barren (Blöcken) Die Gewinnung aus den Erzen gestaltet sich sehr umständlich. Da Zinn ein sehr kostbares Metall ist, wird ein nicht unbeträchtlicher Teil aus Weißblechabfällen wiedergewonnen. Eigenschaften: weich silberweiß, stark glänzend, korrosionsbeständig knirscht beim Biegen (Zinngeschrei), gegen schwache Säuren beständig, bei 100 Grad sehr dehnbar, bei tiefen Temperaturen und großer Luftfeuchtigkeit zerfällt es zu einem grauen Pulver (Zinnpest). Verwendung: Als Weißblech: Dies ist ein feuerverzinntes oder galvanisch verzinntes Stahlblech, das vorwiegend für Backformen, Haushaltsgeräte und Konservendosen verwendet wird. Eine verzinnte Konservendose besteht zu 99 % aus Stahlblech und ist mit einer sehr dünnen Zinnschicht überzogen. Die Zinnschicht dient dabei dem Korrosionsschutz. Als Gussware: Figuren, Zinnkrüge, Teller, Geschirr, Krugdeckel, u. a. für Legierungen: Siehe Kupfer und Blei 14 A10

16 Zink (Zn) Eigenschaften: Bei Raumtemperatur ist das Metall relativ spröde, wird aber zwischen 120 und 150 C hämmer und bearbeitbar. Aus diesem Grund lässt sich Zinkmetall zwischen heißen Walzen zu dünnen Folien (Zinkblech) auswalzen. Von trockener Luft wird Zink nicht angegriffen. Dagegen kommt es an feuchter Luft zur Oxidation, wobei sich die Metalloberfläche mit einer dünnen Carbonatschicht überzieht, die das Fortschreiten der Reaktion unterbindet. Diesen Vorgang bezeichnet man auch als Passivierung. Zink ist bläulich-weiß, gut gießbar und in Säuren leicht löslich. Handelsformen des Rohmaterials sind Barren sowie Platten. Verwendung. 1. Als Blech: Für Bauspenglerwaren (Dachrinnen, Verblechungen), oft auch durch verzinkte Stahlbleche ersetzt. Für Kochgeschirr nicht geeignet, da Zink giftige Salze bildet. Durch einen Magnet kann verzinktes Blech und reines Zinkblech unterschieden werden, da letzteres unmagnetisch ist; starke Zinkbleche finden in der Druckerei als Druckplatten Verwendung; galvanische Elemente (Taschenlampenbatterien). 2. Als Oberflächenschutz: ( Verzinkung ) Kleineisenwaren, Draht, Stifte, Bleche, Bänder, Drahtseile, usw. werden auf galvanischem Weg, durch Feuerverzinkung (Eisblumenmuster), oder durch Spritzverfahren mit einer rostschützenden Schichte versehen. 3. In Legierungen: siehe Messing, Tombak, Neusilber und Aluminiumlegierungen. Zink wird durch Verformen wie Walzen etc. im Gegensatz zu Kupfer und Kupfer-Legierungen nicht härter. schlechter Wärme- und Stromleiter, chemisch beständig (jedoch in Salpetersäure löslich). Das Metall, seine Verbindungen und Dämpfe sind giftig. Verwendung: 1. Als Platten und Bleche: Im Akkumulatorenbau, als Strahlenschutz bei Röntgenapparaten und für Isolierungen, als Auswuchtgewichte bei Autoreifen 2. Als Folie: Für Verpackungszwecke und Dichtungen. 3. Als Pfannen und Retorten in der chemischen Industrie. 4. In Legierungen: Lötzinn ist eine Legierung aus Zinn und Blei. Je nach Zinngehalt mit 20% bis 100% Zinn hergestellt. Die Bezeichnung erfolgt nach dem Zinngehalt und wird soweit technisch möglich eingegossen oder eingeschlagen. Verwendungsbeispiele: Lötzinn wird auch mit Flussmittelseele (Stearin- oder Kolophoniumfüllung) geliefert. Lötzinn dient zum Weichlöten (Löten mit Temperaturen von ca. 200 bis 250 Celsius hauptsächlich mit dem Lötkolben oder Lötlampen). Das charakteristische Zinngeschrei (Knirschen) beim Biegen ist bereits beim 60%igen Lötzinn hörbar und wird umso stärker, je höher der Zinngehalt in der Legierung ist. 5. Als Bleioxyd: Mennige (Minium) als Rostschutzfarbe, Bleiglätte und Bleiweiß als Anstreichfarbe und für keramische Glasuren 6. in Glas als Bleikristallglas Aluminium Blei (Pb) Bleierze enthalten oft auch Zink, Silber, Kupfer, Arsen und andere Metalle. Hauptproduzenten: USA, Russland, Australien. Eigenschaften: sehr weich, mit dem Messer schneidbar, schwer, Schmelzpunkt 330 Celsius, Schnittfläche glänzt bläulich-weiß, überzieht sich aber bald mit einer dünnen, grauen Schichte, die das Metall vor weiterer Korrosion schützt. sehr gut gießbar und legierbar, Geschichte Aluminium ist ein sehr häufiges Metall und in seinen Verbindungen mit über 7% das häufigste Element der Erdrinde. Doch vor rund 200 Jahren kannte es noch niemand und so zählt es zu den jüngsten Metallen. Anfang des 19. Jahrhunderts wurde zwar schon vermutet, dass die Tonerde ein Metalloxyd sein müsste, doch die bisher übliche Verhüttungsmethode, nämlich das reduzierende Schmelzen, konnte zur Gewinnung dieses Metalls nicht angewendet werden. Erst als es möglich war, den für die Schmelzflusselektrolyse notwendigen elektrischen Strom herzustellen, konnte das Metall aus seinen Verbindungen abgespalten werden wurde auf der Pariser Weltausstellung das neue silbrigglänzende Metall ausgestellt. A11 15

17 Die Gewinnung des Aluminiums erfolgt heute aus dem Tonerdematerial Bauxit (nach dem Ort Les Beaux in Südfrankreich benannt, wo es in größeren Mengen gefunden wurde). Österreichs Bauxitvorkommen sind ohne besondere Bedeutung. Allerdings wird in Ranshofen (AMAG) Aluminium aus Alu-Schrott (z.b. Alu-Dosen) erzeugt. Für die Gewinnung aus Bauxit sind große Mengen Strom erforderlich, für das Recycling nur ein Bruchteil davon. Dickbandlinie Werkshalle Eigenschaften: silberähnlich glänzend, überzieht sich an der Luft bald mit einer dünnen Oxydschicht, die das Metall vor Korrosion schützt leicht (es wiegt nur rund ein Drittel von Stahl) Es ist gießbar (Alu-Guss) dehnbar, polier- und walzbar (Alufolie); sein Schmelzpunkt liegt bei 670 Celsius. Aluminium ist gegen Säuren widerstandsfähiger als gegen Laugen, doch wird es von starken Säuren, von Salz, Soda, Beton und Quecksilber angegriffen. Aluminium ist ein vorzüglicher Wärme- und Stromleiter (Überlandstromleitungen, Kochtopfböden) Reinheitsgrad 99-99,99%. Verwendung: Aluminium hat heute aufgrund seiner Eigenschaften in vielen Industrien Eingang gefunden und ersetzt immer mehr Eisen, Kupfer, Messing, Zinn und Zink. Aus Aluminium bzw. seinen Legierungen erzeugt man Gartenmöbel, Sportgeräte, Touristen- und Campingausrüstungen, Haushaltsgeräte, Koch- und Essgeschirr, Bestecke und anderes. In der chemischen Industrie dient es für Tanks, Kessel, Mischer, für Hähne, Leitungen, Behälter (auch Bierfässer, Milchkannen) und dergleichen. Im Bauwesen wird es für Fenster-, Türrahmen und Beschläge verwendet. Man fertigt sogar ganze Hausfassaden und Dächer aus Aluminium. Räume unter Aluminium-Dächern bleiben aufgrund des guten Reflexionsvermögens des Metalls bei Wärmebestrahlung kühler als bei Bedachung mit anderen Metallen. In der Elektroindustrie hat Aluminium dank seiner guten Leitfähigkeit vielseitig Verwendung gefunden. Wenn die Leitfähigkeit auch nur 60% von der des Kupfers beträgt, so lässt sich das durch einen stärkeren Leitungsdraht wieder ausgleichen. Er ist dann trotzdem noch leichter als der dünne Kupferdraht. Für Hochspannungen werden die Freileitungsseile nur noch aus Aluminium hergestellt. Im Flugzeugbau ist Aluminium unentbehrlich. Im Maschinen- und Motorenbau werden Getriebekasten, Motorblöcke, Kolben und dgl. aus Aluminium gegossen. Lastwagen mit Aluminium-Aufbauten werden leichter, können somit bei gleichbleibender Stabilität schwerere Lasten transportieren. Zum Bau von Seilbahngondeln findet nur Aluminium Verwendung, wobei es den dafür geltenden äußerst strengen Bestimmungen voll gerecht wird. Immer mehr werden in den letzten Jahren sogar ganze Schwimmbecken und Feuerlöschteiche aus diesem Metall gebaut. Sie sind leicht aufstellbar und sauber zu halten, rosten nicht, neigen nicht zur Rissbildung und können selbst im Winter bei extrem tiefen Temperaturen mit Wasser gefüllt bleiben, ohne Zahnkränze irgendwelchen Schaden zu nehmen. 16 A12

18 Aluminium-Werkstoffe Walzbarren im Warmduo Durch das in Deutschland und Österreich verbreitete Eloxalverfahren (EIektrisch oxidiertes Aluminium = Eloxal) konnte der natürliche, schützende Oxydfilm, der sich auf Aluminium bildet, noch verstärkt und gleichzeitig angefärbt werden. Diese Schutzschicht ist geschmacklich einwandfrei und erhöht die chemische Widerstandsfähigkeit. Die Härte des Überzugs trotzt auch größerer mechanischer Abnützung (Türgriffe, Hähne u. a.). In den letzten Jahren werden in zunehmendem Maße Heizkörper (Radiatoren) von Zentralheizungsanlagen in Ausführung Aluminium-eloxiert installiert. Derartige Heizkörper sind nicht nur in ihrer Gestaltung ein augenfälliges Element der Innenarchitektur, sie sind darüber hinaus weitestgehend wartungsfrei (kein Anstrich, keine Rostbildung). Man unterscheidet: 1. Reinaluminium: Reinaluminium zeichnet sich durch hohe Widerstandsfähigkeit gegen den Einfluss von Chemikalien aus, und zwar ansteigend mit dem Grad der Reinheit. Es ist sehr gut verformbar, hat jedoch eine verhältnismäßig geringe Härte und Festigkeit. 2. Nicht aushärtbare Legierungen: Durch Zulegieren anderer Metalle zum Aluminium lassen sich erhebliche Festigkeitssteigerungen erzielen. Die nicht aushärtbaren, naturharten Legierungen können nur durch Kaltverformen auf höhere Festigkeit gebracht werden, während eine nachfolgende Wärmebehandlung wieder zum weichen Zustand zurückführt. Ronden für Rundreflektoren Häufige Legierungsbestandteile sind Mangan, das die Festigkeit des Aluminiums erhöht, Magnesium, das festigkeitserhöhend wirkt und die chemische Beständigkeit steigert und das spezifische Gewicht senkt. Silizium verbessert die Gießeigenschaften, steigert die Festigkeit und die chemische Beständigkeit. Band für Glänz- und Anodisieranlage 2. Aushärtbare Legierungen: Bestimmte Aluminiumlegierungen haben die Eigenschaft, außer durch die beschriebene Kaltverformung auch durch eine besondere Wärmebehandlung eine Festigkeitssteigerung zu erfahren, d. h. auszuhärten. Wichtig ist dabei, dass im Gegensatz zur Kaltverfestigung bei dieser Aushärtung die Dehnung verhältnismäßig hoch bleibt, d. h. ein zäher Zustand erzielt wird. Während Stahl unmittelbar nach dem Abschrecken härtet, gibt es eine Reihe von Legierungen, bei denen die Steigerung der Härte und Festigkeit nicht plötzlich eintritt, sondern erst nach Stunden. A13 17

19 Seltenere Metalle Gießen von Sekundäraluminium Zu den aushärtbaren Legierungen gehören die Gruppen der Dreistoffsysteme AI-Mg-Si, AI-Cu-Mg und AI-Zn-Mg. Wie bereits ihr Name sagt, kommen die selteneren Metalle wesentlich weniger vor. Ihre Bedeutung liegt vor allem als Legierungsbestandteil, insbesondere von Stählen. Dazu zählen: Titan Wolfram Vanadium Nickel Molybdän Mangan Kobalt Chrom Die bewirkten Eigenschaften im Stahl finden Sie im Kapitel Stahl. Handelsformen: Eine der gebräuchlichsten Grobverarbeitungen des Aluminiums ist das Pressen. Unter gewaltigem Druck werden in einem Arbeitsgang aus Pressknüppeln Profile, Stangen, Stäbe, Platinen, u.ä. gepresst. Die Gestalt der Al-Profile ist derart mannigfaltig, dass ihre Abbildungen ganze Kataloge füllen. Im Haushalt und in der Wohnung begegnen wir immer wieder solchen Profilen, so z. B. Kantenschutz- und Griffprofile, Treppenschienen und Treppenwinkel, Karniesenprofile bzw. Unterputzprofile, u.v.a. Kurz zusammengefasst finden wir im Einzelhandel: 1. AI-Bänder in verschiedenen Stärken und Breiten 2. AI-Folien, die aus Bändern gewalzt werden und beispielsweise als Verpackung für Nahrungsmittel Verwendung finden. 3. AI-Drähte 4. AI-Profile 5. AI-Bleche in den Härten hart, halbhart und weich; a. glatt, Tafelgröße normal 1000 x 2000 mm b. gehämmert, in Tafeln und Bändern für Sockelbleche c. perforiert, mit 5 und 7 mm Vierkant-Lochung, 1000 x 2000 mm, 1 mm stark. Aluminium ist durch alle herkömmlichen spanabhebenden Verfahren (z. B. Bohren, Drehen, Fräsen) bearbeitbar. Wie bereits besprochen, kann man es auch durch spanlose Verfahren verformen. Edelmetalle Gold (Au), Silber (Ag), Platin (Pt), Quecksilber (Hg). Sie unterscheiden sich von den übrigen Metallen dadurch, dass sie mit dem Luftsauerstoff keine Verbindung eingehen. Das bedeutet, dass sie nicht rosten. Neben den vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten der Edelmetalle, wie beispielsweise als Schmuckmetall, für Ziergegenstände, als Zahngold, u.v.a.m. seien nur die Verwendungen unseres Branchenbereiches erwähnt. Gold: Verwendung: Roter Farbstoff für Glas (Rubinglas), Glasuren, Keramikdekor, Vergolden von Besteckteilen. Silber: Eigenschaften: Silber ist der beste Wärme- und Stromleiter, es rostet durch Wasser und Luft nicht, allerdings reagiert es mit Schwefelwasserstoff, der beispielsweise in Eiern vorkommt. Silberbesteck überzieht sich deshalb mit einer schwarzen Schicht. Legierungen: Sterlingsilber ist eine Legierung von Silber mit 7,5% Kupfer. Kupfer macht das Silber beständiger und härter. Spanlose Verfahren sind solche, bei denen keine Späne anfallen, z.b. Gießen, Ziehen, Walzen, etc. Aluminium ist auch schweiß- und lötbar. Verwendung: Silber wird außer im Küchenbereich auch für elektronische Bauteile verwendet. 18 A14

20 Oberflächenschutz, Anstrichmittel OBERFLÄCHENSCHUTZ Was ist Korrosion? Unter Korrosion versteht man den Angriff und die Zerstörung metallischer Werkstoffe durch chemische oder elektro-chemische Reaktionen mit Wirkstoffen der Umgebung. Wirkstoffe sind Stoffe, die das Bauteil umgeben, auf den Werkstoff einwirken und die Korrosion verursachen, z. B. Wasser, Chemikalien, Erde, Raumluft, Freiluftatmosphäre (oft verstärkt durch Industrieverschmutzung), Meeresatmosphäre. Elektro-chemische Reaktion bedeutet, dass z.b. durch Feuchtigkeit ein minimaler elektrischer Fluss an der Metalloberfläche entsteht, der das Metall verändert (oxydiert). Das veränderte Metall nennt man Rost. Chemische Korrosion tritt erst bei sehr hohen Temperaturen auf. Spaltkorrosion Wenn durch behinderte Luftzufuhr in einem Spalt unterschiedliche Sauerstoffkonzentrationen auftreten, entsteht Spaltkorrosion. Das kann im Spalt zwischen zwei Bauteilen der Fall sein, im Spalt zwischen Durchgangsloch und Schraube oder bei aufeinander liegenden, punktgeschweißten Blechen. Korrosionserscheinungen Je nach Werkstoff und korrosivem Wirkstoff entwikkeln sich typische Korrosionserscheinungen. Gleichmäßige Flächenkorrosion Die Oberfläche wird vom Korrosionsangriff gleichmäßig abgetragen. Diese Korrosionsart tritt bei ungeschützten Baustählen in Freiluftatmosphäre auf. Kontaktkorrosion Wenn zwei Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen direkt aneinander grenzen und Feuchtigkeit vorhanden ist, entsteht Kontaktkorrosion. Das unedlere der beiden Metalle wird bei diesem Korrosionselement durch Auflösen zerstört. Kontaktkorrosion entsteht z. B. an Lagern und Buchsen in einem Gehäuse aus einem anderen Werkstoff oder bei Verwendung von Verbindungsschrauben aus einem anderen Werkstoff als die Fugenteile. Mulden- und Lochkorrosion Ausgehend von einer Mulden- und Lochkorrosion bildet sich in der Folge ein flächiger Korrosionsabtrag. Bei nicht rostenden Stählen in Kontakt mit chloridhaltigen Wirkmedien kommt es auch zu alleinigem Lochfraß mit nadelstichartigen Einkerbungen im Werkstoff. Diese Korrosionsart ist sehr gefährlich bei unter Druck stehenden Leitungen und Behältern. A15 19

21 Spannungsrisskorrosion Die spezifische Kombination von für diese Korrosionsart anfälligen Werkstoffen und entsprechenden Umweltbedingungen (korrosive Wirkstoffen) kann zu Spannungsrisskorrosion führen, wenn zusätzlich mechanische Spannungen am Werkstoff anliegen. Diese können allein aus den beim Fertigungsprozess eingebrachten (inneren) Spannungen wie bei Verformung oder aus Schweißeigenspannungen resultieren. Dabei reißt der Werkstoff weit unterhalb seiner mechanischen Belastbarkeit durch die Bildung korrosiv bedingter Risse. Ein Beispiel stellt die Kombination von austenitischem Stahl (hochlegierter Chrom-Nickel-Stahl) in heißer chloridhältiger wässriger Lösung dar. Der Werkstoff wird unter Belastung durch transkristalline Risse zerstört. Diese Korrosionsart ist sehr gefährlich bei unter Druck stehenden Leitungen und Behältern. Auswahl geeigneter Werkstoffe Der beste und auch billigste Korrosionsschutz für ein Bauteil ist die Auswahl eines geeigneten Werkstoffs, der bei den zu erwartenden Umweltbedingungen keine Korrosion erleidet. Ist es aus technologischen oder wirtschaftlichen Gründen, z. B. Festigkeitsanforderungen, oder aus Kostengründen nicht möglich, den Werkstoff auszuwählen, der unter Korrosionsgesichtspunkten am günstigsten wäre, so muss man durch korrosionsverhindernde Maßnahmen den gegebenen Werkstoff schützen. Korrosionsschutzgerechte Konstruktionen Die Bauteile und Maschinen sind so zu gestalten, dass keine korrosionsgefährdeten Stellen vorliegen: Kontaktkorrosionsstellen sind auszuschalten (durch gleiche Werkstoffe in der Bauteilgruppe oder Isolierzwischenschichten). Spalten sind zu vermeiden (sachgerechte Schweißverbindungen statt Schraubverbindungen, Verwendung geschlossener Profile, z. B. Rohre) Spannungsspitzen im Bauteil sind auszuschließen (durch Vermeidung von scharfkantigen Kerben oder schroffen Querschnittsübergängen). Korrosionsverhalten verschiedener Metalle Die verschiedenen Metalle zeigen ein sehr unterschiedliches Verhalten: Gold, Silber und Platin rosten nicht; Chrom, Nickel, Kupfer sind relativ korrosionsbeständig; Aluminium, Blei, Zinn und Zink überziehen sich mit einer luftdichten Oxydhaut, so dass es zu einem Stillstand des Zerfalls kommt; Eisenwerkstoffe rosten stark. Wenn wir im Folgenden Maßnahmen zum Schutz vor Korrosion besprechen, geht es um den Schutz von Stahlwerkstoffen. Beachten Sie bitte die Verkaufsargumente für hochwertige Produkte, die sich aus dem Folgenden ableiten lassen! Korrosionsschutzmaßnahmen an Stahlwerkstoffen Die Korrosion verursacht jährlich weltweit sehr hohe Schäden. Diese Schäden können durch die Anwendung geeigneter Schutzmaßnahmen weitgehend vermieden werden. Korrosionsschutz während der spanenden Fertigung Während der spanenden Fertigung wird die Korrosion des Werkstücks durch Inhibitoren (korrosionsverhindernde Flüssigkeit) verhindert, die dem Kühlschmierstoff beigemischt werden. Sie bilden einen dünnen Schutzfilm auf dem Werkstoff. Das nach Fertigung gereinigte Werkstück wird anschließend in Korrosionsschutzöl mit Inhibitor- und Wasserverdränger-Zusatz getaucht. Das Werkstück ist bis zum nächsten Bearbeitungsschritt geschützt. Geschieht dieser Arbeitsschritt nicht, besteht die Gefahr, dass sich unter den darauffolgenden Schutzschichten Korrosion bildet und nach einiger Zeit aufbricht. Korrosionsschutzschichten auf Stahloberflächen Je nach den erforderlichen Eigenschaften der zu schützenden Werkstückoberflächen und den angreifenden korrosiven Stoffen kommen unterschiedliche Beschichtungen zum Einsatz. Korrosionsschutz blanker Stahlteile Geschliffene oder polierte Flächen werden eingeölt oder eingefettet (Korrosionsschutzöl oder Korrosionsschutzfett), wie z. B. Zahnräder, Spindeln, Gleitbahnen, aber auch Messwerkzeuge. 20 A16

22 Korrosionsschutz durch chemische Oberflächenbehandlung Bei diesen Verfahren werden dünne, fest mit der Werkstückoberfläche verbundene Schichten gebildet. Verfahren: Brünieren Wärmebehandlung in einem oxidierenden Mittel bei geeigneter Temperatur, um auf der gesamten polierten Oberfläche eines Werkstücks eine dunkel erscheinende Oxidschicht zu erzeugen. Das Verfahren bietet für Teile und Werkzeuge, die in der Werkstatt verwendet werden, einen ausreichenden Schutz vor Korrosion, ist aber ungeeignet als dauerhafter Schutz im Freien (Bsp. dunkle Spiralbohrer, Schrauben). Phosphatieren Durch Tauchen des Stahlbauteiles in ein Zinkphosphatbad bildet sich auf der Stahloberfläche eine mit dem Grundwerkstoff fest verwachsene Phosphatschicht. Metallische Überzüge Galvanisieren Das zu beschichtende Werkstück wird in ein Elektrolytbad (Metallsalzlösung) gehängt. Auf dem Werkstück setzt sich durch elektro-chemische Vorgänge eine Metallschicht ab. Galvanisieren ermöglicht den Auftrag glatter, geschlossener Metallschichten mit dekorativem Aussehen, jedoch besteht eine Umweltbelastung durch Chemikalien der Galvanik. Ziele des Galvanisierens sind Korrosionsschutz, Verschleißschutz und Verschönerung von Metallteilen, z. B. von Pkw-Teilen, Haushaltswaren. Auf diese Weise können Schichten aus Zink, Chrom, Nickel oder Kadmium aufgebracht werden. Man spricht dann von verzinkten, verchromten, vernickelten oder kadmierten Gegenständen. Elektrolytische Bandverzinkung Eine Verzinkung wird heute vielfach bereits im Stahlwerk auf das Rohblech aufgebracht und von der weiterverarbeitenden Industrie z.b. für Autos verarbeitet. Auch Farben werden auf Bleche oft bereits im Stahlwerk aufgebracht. Der Vorteil liegt unter anderem im Umweltschutz, da die angewendeten Verfahren sehr wenig Schadstoffe in die Umgebung abgeben. Phosphatieren Verzinkungsanlage CVD-Beschichten (PVD-Beschichten) (engl. Chemical Vapor Deposition ; ähnlich auch die PVD-Beschichtung engl. Physical Vapor Deposition) Eine gasförmige Metallverbindung wird in Schutzgas über das ca C heiße Werkstück geleitet. Am heißen Werkstück zerfällt die Metallverbindung und scheidet sich auf dem Werkstück ab. Dies ermöglicht eine Beschichtung mit Metallkarbiden, Metallnitriden und Oxiden. Auch dünne Mehrlagenschichten sind möglich. Beispiel: Spiralbohrer oder Bits mit Titannitridüberzug (TiN), erkennbar an der goldenen Farbe. Zinkbad CVD-Beschichten A17 21

23 Beschichten aus dem festen oder pulvrigen Zustand Bekannt sind u. a. die Verfahren: Thermisches Spritzen Kontinuierlich zugeführter Draht oder Pulver wird geschmolzen und von einem Druckgasstrom auf das Bauteil gespritzt. Je nach Erschmelzungsart bzw. Wärmequelle unterscheidet man Flammspritzen, Lichtbogenspritzen und Plasmaspritzen. Thermisches Spritzen kann zur Korrosionsbeschichtung eingesetzt werden, aber auch zum Auftrag einer Verschleißschicht oder Gleitschicht. Der Auftrag beliebiger Metalle und vieler Karbide, Oxide und Nitride ist möglich. Die Schichten haften nur mechanisch auf dem Bauteil. durch einen Anstrich mit Wasch-Primer. Das Aufbringen des Schutzanstriches kann durch Streichen, Spritzen oder Tauchen erfolgen. Einfache Anstriche bestehen aus einem Grund- und einem Deckanstrich (z. B. Verkleidungen von Werkzeugmaschinen). Aufwändige Korrosionsschutzanstriche enthalten bis zu sechs Schichten. Bei Karosserieblechen besteht dieser meist aus einer Phosphatschicht, einer Grundschicht, zwei Deckschichten und einer Klarlackschicht. Auftragsarten Pinselanstrich Spritzlackieren (mit Druckluft 2 6 bar, z.b. Autolackiererei) Hochdruckspritzen (Airless bis 250 bar) Wirbelsintern Das Wirbelsintern ermöglicht eine dickschichtige Kunststoffbeschichtung in einem Arbeitsgang. Es ist nur für thermoplastische Kunststoffe (siehe Kapitel Kunststoffe) geeignet. Das z. B. auf 200 C erwärmte Metall-Bauteil wird in ein Kunststoff-Wirbelbett getaucht. Auf der Bauteiloberfläche haften die Pulverteilchen und schmelzen zu einer geschlossenen Schicht. Beispiel: Gartenmöbel aus Stahlrohren, überzogen mit einer Kunststoffschicht. Spritzlackieren, Hochdruckspritzen; Elektrostatisches Lackieren Wirbelsintern Beschichten mit flüssigen Stoffen (Korrosionsschutzanstriche) Korrosionsschutzanstriche werden z. B. auf Maschinengehäusen, Blechverkleidungen oder Stahlkonstruktionen angebracht. Die zusammenhängende Schicht schützt das Bauteil meist für viele Jahre vor dem Kontakt mit der korrosiven Umgebung. Die Haltbarkeit des Korrosionsschutzanstrichs hängt vor allem von der richtigen Vorbehandlung der zu beschichtenden Oberfläche ab. Sie muss absolut fettfrei und frei von Schmutz und Rost sein. Ein verbesserter Haftgrund entsteht durch Phosphatieren oder Elektrostatisches Lackieren und Elektrotauchlackieren Durch Anlegen einer Spannung werden die Teilchen des Beschichtungsstoffes zum Bauteil gezogen. Auftragsschweißen Auftragen des Werkstoffes als Verschleißschicht durch mehrere nebeneinander liegende Schweißraupenlagen. Ziel ist es, abgenutzte Stellen zu reparieren oder bei Neuteilen eine besonders verschleiß- und/oder korrosionsbeständige Schicht an der Oberfläche anzubringen. Beispiele für Anwendungen sind: Walzen, Gleitbahnen, Turbinenschaufeln, Rollen von Stranggießanlagen, Baggerzähne lieren Eine pastenartige Aufschlämmung aus Glaspulver wird durch Tauchen aufgebracht und bei 1000 C zur schicht gebrannt. Beispiele für Anwendungen sind: Kochgeschirr und Boiler (Korrosionsschutz) Legierung Man kann Korrosionsschutz auch durch Zulegierung von Chrom mit mehr als 13 % erreichen. 22 A18