Metallwerkstoffe

Metallwerkstoffe sind Werkstoffe mit überwiegend metallischer Bindung. Sie umfassen reines Metall sowie Legierungen, die aus zwei oder mehr Elementen bestehen. Typische Eigenschaften sind hohe Festigkeit und Duktilität, teils gute elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie gute Formbarkeit. Die Eigenschaften hängen stark von der Mikrostruktur, der chemischen Zusammensetzung sowie dem Herstellungs- und Wärmebehandlungsprozess ab.

Sie lassen sich grob in zwei Hauptgruppen einteilen: Ferritische und legierte Eisenwerkstoffe (Kohlenstoffstähle, legierte Stähle, Edelstahl) sowie Nichteisenmetall-Werkstoffe wie Aluminium-, Magnesium-, Kupfer-, Nickel- und Titanlegierungen; dazu kommen Spezialwerkstoffe wie Superlegierungen und Refraktärmetalle.

Die Mikrostruktur (Korngröße, Phasenanteile) und die Wärmebehandlung bestimmen Festigkeit, Härte, Zähigkeit und Verschleißbeständigkeit. Typische Verformungs- und Fertigungsverfahren umfassen Gießen, Schmieden, Walzen und Umformen, gefolgt von Wärmebehandlungen wie Anlassen, Härten, Glühen oder Kaltverformung. Moderne Werkstoffe kombinieren mehrere Eigenschaften durch Funktionsoberflächen oder Verbundsysteme.

Anwendungsbereiche umfassen Automobil- und Maschinenbau, Luft- und Raumfahrt, Bauwesen, Elektronik und Medizintechnik. Metallwerkstoffe zeichnen sich durch hohe Recyclingfähigkeit aus; das Rohstoff- und Energieaufkommen ist ein zentraler Aspekt der Nachhaltigkeit. Die Entwicklung neuer Legierungen, Oberflächenbehandlungen und Beschichtungssysteme zielt auf verbesserte Korrosions- und Verschleißfestigkeit sowie geringeres Gewicht ab.