Metallwerkstoffen

Metallwerkstoffe sind Werkstoffe, die überwiegend aus metallischen Elementen bestehen. Sie umfassen reines Metall, Legierungen sowie metallische Verbundwerkstoffe. Typischerweise weisen sie hohe Festigkeit, gute Verformbarkeit und gute Wärmeleitfähigkeit auf. Die wichtigste Unterteilung erfolgt nach dem Eisenanteil: ferrous Metallwerkstoffe, zu denen Eisen und Eisenlegierungen wie Stähle und Gusseisen gehören; sowie nicht‑eisenhaltige Metallwerkstoffe wie Aluminium-, Kupfer-, Titan- und Nickellegierungen.

Zu den ferrous Metallwerkstoffen gehören Stähle mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt und spezifischen Legierungselementen sowie Gusseisen. Nichtferrous Metallwerkstoffe umfassen Aluminiumlegierungen (mit Magnesium- oder Siliziumzusätzen), Kupferlegierungen (Messing, Bronze) sowie Titan- und Nickellegierungen. Ergänzend werden metallische Verbundwerkstoffe, die Metall als Matrix mit keramischen oder faserigen Füllstoffen nutzen, in dieser Gruppe betrachtet.

Die mikroskopische Struktur metallischer Werkstoffe ist kristallin, mit Gitterstrukturen, die Festigkeit, Verformbarkeit und Widerstand gegen Bruch beeinflussen. Eigenschaften wie Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit variieren stark zwischen Legierungen und Wärmebehandlung. Das Verhalten gegenüber Korrosion hängt von der Legierung und der Umwelt ab.

Verarbeitung erfolgt durch Gießen, Schmieden, Walzen, Extrusion oder Pulvermetallurgie. Wärmebehandlungen wie Härten, Anlassen oder Vergüten verändern Gefüge und Eigenschaften. Weitere Fertigungsverfahren umfassen Schweißen, Schleifen und Oberflächenbehandlung.

Anwendungsbereiche umfassen Bauwesen, Maschinenbau, Automobil- und Luftfahrtindustrie, Elektronik und Medizintechnik. Metallwerkstoffe sind auch Gegenstand von Recycling- und Nachhaltigkeitsbemühungen, da viele Legierungen hochrecycelbar sind.