Werkstoffkunde: Stahl, Edelstahl und Aluminium

Werkstoffkenntnis ist das Fundament unter jeder guten Schmiedearbeit. Dasselbe Werkzeug und dieselbe Methode können je nach dem Metall, das man in der Hand hat, völlig verschiedene Ergebnisse liefern. Eine Werkstoffbezeichnung lesen und verstehen zu können, was sie aussagt, ist deshalb eine Kernkompetenz.

Stahl ist eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, bei der der Kohlenstoffgehalt die Eigenschaften weitgehend bestimmt. Ein niedriger Kohlenstoffgehalt ergibt einen weichen, zähen und gut schweißbaren Stahl, während ein höherer Gehalt ein härteres, aber sprödereres Material ergibt, das beim Schweißen und bei der Wärmebehandlung oft besondere Rücksicht erfordert. Legierter Stahl enthält weitere zugesetzte Elemente, die Festigkeit, Härte oder Korrosionsbeständigkeit verändern.

• 01Unlegierter Baustahl: vielseitig, leicht zu schweißen und zu bearbeiten
• 02Niedriglegierter Stahl: verbesserte Festigkeit oder Härtbarkeit
• 03Höherer Kohlenstoffgehalt: härter, erfordert aber Sorgfalt bei Wärmeeinwirkung

Edelstahl ist mit Chrom legiert, das an der Oberfläche eine dünne, selbstheilende Schutzschicht bildet. Das macht den Werkstoff widerstandsfähig gegen Korrosion, aber auch zäh und wärmeempfindlich in der Bearbeitung. Edelstahl leitet die Wärme schlechter als unlegierter Stahl, das heißt, die Wärme sammelt sich örtlich — etwas, das man sowohl beim Schneiden als auch beim Schweißen berücksichtigen muss.

Aluminium ist leicht, hat eine gute Korrosionsbeständigkeit und leitet Wärme gut. Es ist weich zu bearbeiten, kann aber am Werkzeug kleben, und es bildet an der Oberfläche schnell eine harte Oxidschicht, die bei einer weit höheren Temperatur schmilzt als das Metall selbst. Diese Oxidschicht muss man beim Schweißen berücksichtigen, wo sie aufgebrochen werden muss, um eine saubere Verbindung zu bekommen.

Metalle haben standardisierte Bezeichnungen, die Typ und Zusammensetzung angeben. Wenn man das System kennt, kann man aus der Bezeichnung ablesen, zu welcher Werkstoffgruppe ein Teil gehört und damit, wie es behandelt werden muss. Werkstoffzeugnisse und Lieferscheine geben außerdem die dokumentierten Eigenschaften des Materials an.

Bei der Materialwahl geht es um die Anforderungen an Festigkeit, Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Aussehen und Preis, aber auch darum, wie leicht sich das Material bearbeiten und schweißen lässt. Ein tüchtiger Metallbauer denkt die Materialwahl früh mit — weil sie sich durch die gesamte Aufgabe fortpflanzt, vom Schneiden bis zur Oberflächenbehandlung.