Stahl

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Dieser Artikel behandelt den Werkstoff. Zu weiteren gleichnamigen Bedeutungen siehe Stahl (Begriffsklärung).
Elektro-Ofen
Schmiedemaschine

Als Stahl (aus ahd. stahel / stāl; auch in mnd. stāl, mnl. stael und an. stál; verwandt mit as. stehli ‚Axt‘ und ae. stīle; weitere Herkunft nicht gesichert)[1] werden Legierungen bezeichnet, deren Hauptbestandteil Eisen ist und die (im Unterschied zum Gusseisen) umformtechnisch verarbeitet werden können. Genauere Definitionen sind nicht einheitlich, einige sind durch die heutige Vielfalt an technischen Legierungen ungenau geworden. Häufig anzutreffen ist die Definition nach DIN EN 10020:2000–07, nach der der Kohlenstoffgehalt der Eisenlegierung im Allgemeinen kleiner als 2 % sein muss, mit Ausnahme einer begrenzten Anzahl an Chromstählen. Zusammen mit Gusseisen zählt Stahl zu den Eisenwerkstoffen (Eisen-Kohlenstoff-Legierungen).

Stahl ist der mit Abstand meistverwendete[2] metallische Werkstoff; seine Herstellungsmenge übertrifft die Menge aller übrigen metallischen Werkstoffe zusammen um mehr als das zehnfache. Die weite Verbreitung liegt einerseits daran, dass er in großen Mengen und geringen Kosten verfügbar ist was auch mit der sehr guten Recyclinfähigkeit zu tun hat, und andererseits an seinen guten technologischen Eigenschaften und Gebrauchseigenschaften: Stahl lässt sich sehr gut Walzen, Schmieden, Fräsen und Schweißen und verfügt über hohe Festigkeit, Härtbarkeit, Steifheit (E-Modul) und Bruchdehnung.[3]

Diese allgemeine, seit dem frühen 20. Jahrhundert gebräuchliche Definition umfasst mit dem Begriff Stahl auch das damals kaum mehr produzierte Schmiedeeisen, das ebenfalls einen Kohlenstoff-Gehalt von unter 2 % hatte. Der Begriff Schmiedeeisen beschreibt nicht die Bestandteile der Legierung, sondern die über viele Jahrhunderte entwickelten Verfahren zur Herstellung verformbarer Eisenteile, die im Wesentlichen auf unterschiedlichen Arten des Frischens von Eisen-Luppen und anschließendem Schmieden beruhten. Zwar hat Schmiedeeisen ähnliche Kohlenstoffanteile wie heutiger Stahl, ist aber aufgrund einer geringfügig abweichenden Legierung mit anderen Stoffen und den nicht restlos entfernten Schlacketeilen nicht identisch mit modernem Stahl.

Einfacher härtbarer Stahl wurde bereits bei den Hethitern[4] vor ca. 3500 Jahren z. B. für Waffen hergestellt. Heute wird er mit verschiedenen vorbestimmten Eigenschaften (Festigkeit, Korrosionsverhalten, Verformbarkeit, Schweißeignung) angeboten. Im Register europäischer Stähle sind über 2500 Stahlsorten (Stand: 2013) aufgelistet. Kohle und Stahl (Montanindustrie) waren lange Zeit Hauptsäulen der Schwerindustrie und Grundlage für die politische Macht eines Staats.

Definitionen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

DIN EN 10020[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Logo des Deutschen Instituts für Normung DIN EN 10020
Bereich Werkstoffe
Titel Begriffsbestimmungen für die Einteilung der Stähle
Kurzbeschreibung: Stahl, Definitionen
Letzte Ausgabe 2000–07
ISO

In der DIN EN 10020:2000–07 Begriffsbestimmungen für die Einteilung der Stähle wird unter Punkt 2.1 folgende Begriffsbestimmung vorgenommen:

„[Stahl ist ein] Werkstoff, dessen Massenanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elementes, dessen Kohlenstoff­gehalt im Allgemeinen kleiner als 2 % ist und der andere Elemente enthält. Eine begrenzte Anzahl von Chromstählen kann mehr als 2 % Kohlenstoff enthalten, aber 2 % ist die übliche Grenze zwischen Stahl und Gusseisen.“

Fachliteratur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Als Stahl werden alle Eisenwerkstoffe bezeichnet, deren Massenanteil an Kohlenstoff im Allgemeinen unter 2 % liegt. Eisenwerkstoffe sind Werkstoffe deren Massenanteil an Eisen von keinem anderen Element übertroffen wird. Anders als in der DIN EN 10020 werden in der Fachliteratur nur solche Werkstoffe zu den Stählen gezählt die sich umformen lassen, also solche, die sich durch Schmieden bearbeiten lassen.[5]

Der Grenzgehalt an Kohlenstoff von 2 % leitet sich direkt aus dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm ab. Bis zu einem Gehalt von 2,06 % kann der Werkstoff in Form von Austenit vorliegen, der sich gut umformen lässt.

Anwendungsbereiche und konkurrierende Werkstoffe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Stahl ist der Standardwerkstoff im Maschinenbau und ein wichtiger Baustoff im Bauwesen. Die Teildisziplin des Bauingenieurwesens, die sich mit den Besonderheiten von Stahlkonstruktionen befasst, ist der Stahlbau. Von dem in Deutschland genutzten Stahl entfallen 25 % auf das Baugewerbe, 25 % auf den Automobilbau, 13 % auf den Maschinenbau, 11 % auf Rohre, 9 % auf Metallwaren und 8 % auf Stahlbau (Stand: 2014).[6]

Stahl wird verwendet für zahlreiche verschiedene Maschinen, darunter Pumpen, Krane, Förderanlagen, Turbinen oder Fräsmaschinen, für Brücken und den Hochbau, im Stahlbeton, für Waffen und Werkzeuge aller Art, für Rohre und chemische Apparate, Druckbehälter, Schienen, Schiffe, Autos und Motorräder.[7]

In Industriezweigen, bei denen Wert auf Leichtbauweise gelegt wird (insbesondere der gesamte Fahrzeugbau), können anstelle von Stahl Werkstoffe von geringerer Dichte, beispielsweise Aluminium, Magnesium, Kunststoffe und Faserverbundwerkstoffe verwendet werden. Da die anderen metallischen Werkstoffe aber häufig eine geringere Festigkeit und Härte im Vergleich zu Stahl aufweisen, kann der Gewichtsvorteil durch gezieltes Verwenden von hochfesten Stählen und konstruktiven Maßnahmen – etwa die Verarbeitung von dünnerem Blech mit Aussparungen und Sicken – ausgeglichen werden. Faserverbundwerkstoffe haben zwar teilweise eine wesentlich höhere Festigkeit und Steifigkeit in Faserrichtung, Konstruktion und Verarbeitung unterscheiden sich jedoch deutlich von der metallischer Werkstoffe und sind vor allem deutlich aufwändiger.

Produktionsmengen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weltweit wurden 2016 1629 Millionen Tonnen Stahl produziert.[8] Das ist mehr als das zehnfache aller anderen metallischen Werkstoffe zusammen. Von Aluminium, dem zweitwichtigsten metallischen Werkstoff, wurden 2016 nur 115 Mio Tonnen produziert.[9] Das mit großem Abstand bedeutendste Herstellerland war die Volksrepublik China mit einem Anteil von 50 Prozent.[10] Größter Produzent nach China ist Japan mit 6,4 %. In der EU werden 10 % und in Nordamerika (NAFTA) 6,8 % der Weltproduktion hergestellt.[11]Siehe auch Stahl/Tabellen und Grafiken.

In Deutschland werden mit knapp 90.000 direkt Beschäftigten jährlich etwa 40 Mio. t Stahl hergestellt (Zeitraum: 2010–2014).[12]

Die Produktion von Stahl verlief lange Zeit auf relativ geringem Niveau: Schätzungen zufolge wurden im Mittelalter im deutschsprachigen Raum zwischen 20.000 t und 30.000 t an Stahl jährlich erzeugt. [13] Gegen 1950 überstieg die Weltproduktion erstmals 200 Mio Tonnen, bis Mitte der 1970er-Jahre stieg sie weiter bis auf 700 Mio Tonnen und verweilte bis zur Jahrtausendwende mit geringen Schwankungen auf diesem Niveau. Seitdem stieg sie weiter auf über 1000 Mio Tonnen, wobei der Zuwachs fast ausschließlich auf China zurückgeht.[14]

Herstellung, Recycling und Ökologie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Herstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Stahlerzeugung

Der Vorgang, bei dem der Gehalt an Kohlenstoff und anderen Elementen im Roheisen gesenkt wird, wird als Frischen bezeichnet, was nichts anderes bedeutet, als dass die unerwünschten Begleitelemente Silicium (Si), Mangan (Mn), Schwefel (S) und Phosphor (P) durch Zugabe von Sauerstoff verbrannt (oxidiert) werden. Heute relativ unbedeutende Frischverfahren sind das Bessemer-Verfahren und das Thomas-Verfahren, bei denen die Oxidation durch Luft vonstattengeht.[15]

Technisch weit verbreitet (72 % der Welterzeugung)[16] ist aber das Linz-Donawitz-Verfahren. Bei diesem wird das flüssige Roheisen aus dem Hochofen in einen großen, schwenkbaren Behälter gefüllt. Dieser Behälter heißt Konverter und fasst ungefähr 300 t flüssiges Roheisen. Die Reaktion, die zur Umwandlung von Roheisen in Stahl führt, ist exotherm. Damit der Konverter durch zu hohe Temperaturen keinen Schaden nimmt, muss er gekühlt werden. Zu diesem Zweck wird zusätzlich zum Roheisen Eisen- bzw. Stahlschrott beigemischt. Die zum Schmelzen des Eisen- bzw. Stahlschrottes nötige Energie entzieht dem Prozess einen Teil der Wärme. Dennoch steigen die Temperaturen im Konverter von ca. 1250 °C auf etwa 1600 °C.

Der Prozess der Rohstahlerzeugung startet durch das Einfahren einer wassergekühlten Lanze in die Schmelze. Durch diese Lanze wird reiner Sauerstoff mit einem Druck von etwa 10 bar in die Schmelze geblasen. Der Sauerstoff oxidiert die Begleitelemente, die entstehenden gasförmigen Oxide (Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Schwefeldioxid) entweichen durch die Konverteröffnung in den Abgaskamin. Feste oder flüssige Oxide lagern sich an der Oberfläche der Schmelze ab, wo sie zusammen mit zuvor zugegebenem Kalkstein die sogenannte Schlacke bilden. Nach etwa einer halben Stunde ist der Gehalt an Fremdelementen in der Schmelze stark gesunken. Die Schlacke und die Stahlschmelze werden getrennt voneinander aus dem Konverter in Transportkübel gegossen. Für eine saubere Trennung kommt bei der Konverterleerung ein sogenannter Stopfen zum Einsatz. Er besteht aus feuerfestem Material und besitzt eine kegelförmige Geometrie. Seine Dichte liegt zwischen der von Stahl und Schlacke, sodass er sich vor dem Konverterauslauf setzt, sobald der Stahl herausgeflossen ist. So soll ein Nachlaufen der Schlacke verhindert werden. Dann folgt der Prozess der Rückkopplung, bei der noch etwas kohlenstoffhaltiges Eisen hinzugegeben wird, um den Kohlenstoffgehalt des Stahls zu regulieren, da dieser nicht zu klein werden darf.

Das zweite wichtige Stahlherstellungsverfahren ist das Elektrostahlverfahren. Mit Graphitelektroden wird ein Lichtbogen mit einer Temperatur bis zu 3500 °C erzeugt. Außer Roheisen wird Schrott zugegeben, dessen Sauerstoffanteil die Begleitelemente oxidiert. Anschließend werden Legierungsmetalle in bestimmten Mengen zugesetzt, sodass eine Stahllegierung entsteht. Stähle, die im Elektroofen erzeugt wurden, heißen Elektrostähle und sind besonders hochwertig.

Darüber hinaus lässt sich die Qualität des Stahls zusätzlich erhöhen, indem man ihn einer Desoxidation unterzieht. Dabei werden der Stahlschmelze Ferrosilicium und Aluminium beigesetzt, die den Sauerstoff in der Schmelze binden; dies verhindert Sauerstoffeinschlüsse und erhöht damit die Festigkeit des Stahls. Bei dem Vorgang der Desoxidation, also der Erstarrung (Abkühlung) des Stahls, ist die Randzone genauso temperiert wie der Kern des Stahlblocks. Dies mindert die Spannungsenergie im Gefüge des Stahls, somit erlangt der Stahl ein gleichmäßiges Gefüge. Je nach Grad der Desoxidation unterscheidet man beruhigte Stähle und vollberuhigte Stähle.

Für kleinere Tonnagen oder beim Einsatz in Gießereibetrieben finden Induktionsöfen häufig Anwendung. Ihr Kernstück ist die Induktionsspule um einen Tiegel. In dieser Spule baut sich ein elektromagnetisches Wechselfeld auf, sobald sie von Wechselstrom durchflossen wird (ähnlich einem Transformator). Die Schmelze bzw. die zu schmelzende Charge (der Inhalt des Tiegels) bildet eine kurzgeschlossene Spule, in der eine Spannung induziert wird. Infolgedessen entstehen in der Charge Wirbelströme. Diese Ströme führen zur Erwärmung des Materials. Die Wärme gelangt so nicht von außen in das Material, sondern entsteht in diesem selbst. Die Stromeindringtiefe ist abhängig von der Betriebsfrequenz der Induktionsanlage.

Ökologie und Recycling[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Recycling-Code für Stahl

Eisen als Hauptbestandteil des Stahles ist, auch wenn es korrodiert oder weggeworfen wird, für Umwelt, Tier, Mensch und Pflanzen nicht toxisch. Die Stahlerzeugung ist ein großer Energieverbraucher. Im Jahr 2013 entfielen ca. 18 % des gesamten weltweiten industriellen Endenergieverbrauchs auf den Eisen- und Stahlsektor.[17] Bei der Ökobilanz von Stahl müssen zwei Herstellungsrouten unterschieden werden:

  • Primärerzeugung: Bei der Herstellung eines Kilogramms Rohstahl über die Hochofenroute stoßen die besten Hochöfen in Europa ca. 1,475 kg CO2-Äquivalent aus, was schon nahe am theoretischen Limit von 1,371  kg CO2 liegt. Größere Emissionsreduktionen lassen sich dementsprechend nur noch durch völlig neue Produktionsmethoden erreichen.[18] Auch bei der Hochofenroute werden im sogenannten Konverter etwa 20 % Recyclingmaterial (Schrott)[19] eingesetzt.
  • Stahlrecycling: Bei der Recyclingroute im Elektrostahlwerk kann gegenüber der Hochofenroute die zur Reduktion des Eisenerzes aufgebrachte, aus Kohle stammende chemische Energie eingespart werden. Das Recycling von Stahl erfordert dennoch ca. 0,75 kg CO2 pro kg Stahl,[20] da die benötigten Temperaturen von 1500 bis 1800 °C mit Elektroenergie erzeugt werden. Die CO2-Bilanz ist daher abhängig von der verwendeten Stromerzeugung. Probleme beim Recycling stellen einzelne Fremdstoffe wie z. B. Kupfer dar, das aus Elektrogeräten stammt.

In der Praxis wird Stahl zuerst aus Erz hergestellt und dann oft mehrfach recycelt (einmalig Primärerzeugung und mehrfach Stahlrecycling). Damit ergibt sich ein durchschnittlicher CO2-Ausstoß von etwa 1 kg CO2 pro kg hergestellten Warmbandstahles.[21] Zum Vergleich: Bei der Herstellung von 1 kg Roh-Aluminium werden 10 kg CO2 freigesetzt (bei Verwendung eines durchschnittlichen Energiemixes). Aus geschreddertem Mischschrott kann über Magnetscheider eine Eisenfraktion zurückgewonnen werden. Legierungselemente können, müssen aber nicht beim Recycling entfernt werden. Hochlegierte Stähle werden daher dementsprechend von Metallaufkäufern extra erfasst und vergütet. Hingegen wird das Recycling dünnwandiger, beschichteter, restentleerter Gebinde (Dosenschrott) teilweise als Downcycling bezeichnet.[22]

Stahl ist mit 500 Mio. t pro Jahr der weltweit meistrecycelte Industriewerkstoff. Die Recyclingquote von Stahl liegt bei 70 %,[23][24] die von einzelnen Stahlanwendungen z. T. bei deutlich über 90 %.[25][26]

Für den Korrosionsschutz von Eisen und Stahl werden Stoffe eingesetzt, die das Recycling stören, verloren gehen oder als umweltrelevante Stoffe entweichen oder zurückgehalten werden müssen. Dazu gehören insbesondere die Legierungselemente Chrom und Nickel sowie als Beschichtungen Lacke, Zinn (Weißblech) und Zink. In Europa werden daher die Stahlwerksstäube recycelt, um das darin enthaltene Zink zurückzugewinnen.

Arten von Stählen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einteilung nach Güteklassen (EN 10020)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nach EN 10020:2000 wird zwischen drei Hauptgüteklassen unterschieden:

  • Unlegierte Stähle (unlegierte Qualitätsstähle, unlegierte Edelstähle). Unlegierte Stähle (in Produktbeschreibungen oft umgangssprachlich Kohlenstoffstahl (AHSS), Carbonstahl oder C-Stahl genannt) enthalten als Zusatz überwiegend Kohlenstoff und nur geringe Mengen Chrom, Kupfer, Nickel, Blei, Mangan oder Silizium. Sie werden eingeteilt in Stahlwerkstoffe zur späteren Wärmebehandlung sowie solche, die nicht für eine Wärmebehandlung vorgesehen sind.
  • Nichtrostende Stähle, d. h. Stähle mit einem Massenanteil von mindestens 10,5 % Chrom und höchstens 1,2 % Kohlenstoff
  • Andere legierte Stähle und legierte Edelstähle

Die Kurznamen der Stähle sind in der EN 10027 festgelegt. Heute werden ca. 2500 verschiedene Stahlsorten hergestellt, von denen etwa 2000 erst in den letzten zehn Jahren entwickelt wurden.

Die Stahlwerkstoffe werden nach den Legierungselementen, den Gefügebestandteilen und den mechanischen Eigenschaften in Gruppen eingeteilt.

Einteilung nach Anwendungsgebieten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weitere wichtige Eigenschaften für den Anwender sind die Einsatzbereiche und Verwendungsmöglichkeiten der Stähle. Daher ist auch eine Kennzeichnung sinnvoll, aus der dies entnommen werden kann:[27][28]

  • Baustahl – Baustähle machen über die Hälfte der weltweiten Stahlproduktion aus. Sie sind die Standardsorte, die vor allem zum Bauen von Gebäuden und Maschinen verwendet wird, sofern keine besonderen Anforderungen bezüglich Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder anderen Eigenschaften vorliegen. Es gibt unlegierte (allgemeine/normalfeste) Baustähle und legierte Baustähle.
  • Einsatzstahl – Vorgesehen für eine Einsatzhärtung der Randschichten des fertigen Werkstücks. Dadurch steigt der Kohlenstoffanteil, der vorher bei lediglich 0,1 und 0,2 % lag, im Randbereich auf bis zu 0,8 %. Der Kern des Werkstücks bleibt zäh und bruchfest, da nur die äußere Schicht gehärtet und somit spröde wird.[29] Besonders häufig verwendet für Kleinteile sowie verschleißfeste Bauteile mit dynamischer Beanspruchung.
  • Vergütungsstahl – Der Kohlenstoffanteil liegt zwischen 0,2 und 0,6 %. Gute Eignung zur Vergütung, einer speziellen Wärmebehandlung zum Härten. Anwendung für Zahnräder.[29]
  • Nitrierstahl, ist zur Härtung durch Nitrieren vorgesehen. Anwendung für auf Verschleiß beanspruchte Teile, z. B. Kolbenstangen[30]
  • Werkzeugstahl – Wird zur Herstellung von Werkzeugen, Gesenken und Gussformen verwendet und zeichnet sich durch eine größere Härte aus.
  • Nichtrostender Stahl – Diesen gibt es als ferritischen, als austenitischen, als martensitischen und als Duplex-Stahl. Ersterer wird durch Legieren von mindestens 10,5 Prozent Chrom (Cr) erzeugt. In austenitischen nichtrostenden Stählen ist zusätzlich Nickel (Ni) legiert. Austenitische Stähle sind bei Raumtemperatur nicht magnetisch.
  • Säurebeständiger Stahl – Ab einem Chromgehalt (Cr) von mindestens 17 % säure- und laugenbeständig; Verwendung: z. B. Abfüllanlagen für Putzmittel.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Allgemeine physikalische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eisen-Kohlenstoff-Diagramm

Die Dichte von Stahl beträgt 7,85–7,87  g/cm3 (7850–7870 kg/m3), Metalle mit höherer Dichte werden als Schwermetall bezeichnet, solche mit geringerer als Leichtmetall.

Der Schmelzpunkt von reinem Eisen liegt bei 1536 °C, durch Zugabe von Legierungselementen verringert sich in der Regel der Schmelzpunkt von Stahl und liegt bei 2 % Kohlenstoff nur noch bei 1400 °C. Aus dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm ersichtlich, hat Stahl genaugenommen wie die meisten Legierungenen keinen genauen Schmelzpunkt: Bei Temperaturen oberhalb der Liquiduslinie (oberste Linie im Diagramm) ist der Werkstoff vollständig flüssig, zwischen der Liquidus- und Soliduslinie (zweitoberste Linie) liegt er teilweise flüssig und fest vor. Erst bei Unterschreiten der Soliduslinie liegt nur noch fester Werkstoff vor.

Mechanische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Spannungs-Dehnungs-Diagramm für gewöhnlichen Stahl. Rel ist die Streckgrenze, Rm die Zugfestigkeit, A die Bruchdehnung.

Stahl gilt als sehr fester, aber auch „weicher“ Werkstoff, während das verwandte Gusseisen als hart und spröde gilt. Festigkeit ist die auf den Querschnitt bezogene Kraft, die der Werkstoff ertragen kann, bevor er versagt (Reißen, Brechen etc.). Bauteile aus Stahl können also hohe Kräfte übertragen. Stahl gilt als „weich“ also verfombar: Bevor Stahl bricht, verformt er sich, wobei diese Verformung bei Stahl sehr groß sein kann. Gusseisen dagegen bricht ohne vorherige Verformung.

Die Festigkeit liegt bei den am häufigsten verwendeten Stählen, den unlegierten Baustählen, zwischen 180 und 350 N/mm². Sie nimmt mit steigendem Gehalt an Kohlenstoff und sonstigen Legierungselementen zu. Im Spannungs-Dehnungs-Diagramm weisen Baustähle eine ausgeprägte Streckgrenze auf. Hochfeste Stähle können Festigkeiten über 1000 N/mm² erreichen. Manche seltene Sorten erreichen sogar über 1800 N/mm².[31] Stahl weist somit gegenüber Holz, Beton und Stein eine hohe Festigkeit auf. Die auf die Dichte bezogene Festigkeit, die Spezifische Festigkeit, ist bei Stahl sehr hoch gegenüber diesen Werkstoffen. Konstruktionen aus Stahl sind somit bei gegebener Tragfähigkeit leichter. Übertroffen wird Stahl nur noch von einigen Leichtmetallen wie Aluminium, Magnesium oder Titan.[32] Von allen bekannten Werkstoffen zählen Stähle zu denen mit der höchsten Festigkeit. Ähnliche, aber geringere Werte erreichen neben Aluminium-, Magnesium- und Titanlegierungen noch CFKs, mit Kohlenstofffasern verstärkte Kunststoffe.[33]

Die Bruchdehnung kann bei Stählen mit geringer Festigkeit bis 22 % betragen und nimmt mit steigender Festigkeit bis auf etwa 10 % ab; Baustähle dehnen sich also sehr weit, bevor sie brechen. Im Gegensatz dazu bricht Gusseisen und Keramik bei Überschreiten der Festigkeit ohne vorherige Verformung.[34]

Der Elastizitätsmodul beträgt 210  GPa (2,1·105 N/mm2). Das ist mehr als bei Gusseisen mit 170 GPa und deutlich mehr als bei Aluminiumlegierungen mit 70 GPa. Übertroffen wird Stahl nur von wenigen Werkstoffen, darunter Hartmetalle (c.a. 500 GPa) und Diamant (900 GPa).[35]

Die Härte kann bei Stahl in großen Bereichen variieren und Vickershärten zwischen 80 und 940 HV erreichen. Weichgeglühte Vergütungsstähle erreichen Härten von 150 bis 320 HV (150 bis 300 Brinell, 1 bis 33 Rockwell), vergütete (gehärtete) Vergütungsstähle liegen bei etwa 210 bis 650 HV. Werkzeugstahl erreicht im gehärteten Zustand bis 840 HV. Im Vergleich dazu liegen Kupfer- und Alumiumwerkstoffe zwischen 40 und 190 HV, während Hartmetlle 780 bis 1760 HV erreichen. [36] Typische Keramiken sind noch härter.

Technologische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Technologische Eigenschaften beziehen sich auf die Be- und Verarbeitung. Im Einzelnen handelt es sich um die Gießbarkeit, Schmiedbarkeit, Zerspanbarkeit und Schweißbarkeit. Mit Ausnahme der Gießbarkeit sind sie bei den häufig genutzten Sorten gut bis sehr gut.

Gießbarkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gießbarkeit ist die Eignung eines Werkstoffes, durch Gießen verarbeitet zu werden. Gemeint ist hier vor allem das Formgießen, bei dem die Formen schon die Gestalt der späteren Endprodukte enthalten, nicht das Gießen zu Barren.

Stahl lässt sich vergleichsweise schlecht gießen, weshalb er von allen in der Gießerei verwendeten Werkstoffen einen geringen Massenanteil hat und sowohl von Gusseisen als auch von Aluminium deutlich übertroffen wird, da sich beide viel besser Gießen lassen. 2011[37] wurden in Deutschland c.a. 220.000 Tonnen Stahl in Gießereien genutzt, während es bei Gusseisen ca. 4,2 Mio Tonnen und bei Aluminium 840.000 Tonnen waren.

Spezielle Stahlsorten für Gießereien werden als Stahlguss bezeichnet. Er neigt zu Warmrissen, die nur mit gießtechnischer Erfahrung beherrschbar sind. Außerdem ist der Schmelzpunkt mit 1580 °C bis 1680 °C sehr hoch (Gusseisen 1100 °C, Aluminiumgusslegierungen um 600 °C), was zu einem hohen Energiebedarf beim Schmelzen führt und zu hohen thermischen Belastungen der Formen und Anlagen. Stahl neigt beim Formgießen zu Oberflächenanbrennungen mit der Form und es sind große Speißer nötig um den Volumenverlust bei der Abkühlung in der Form auszugleichen. Nach dem Erstarren lassen sich die Speißer nur schwer wieder abtrennen. Gegossene Werkstücke aus Stahl sind wegen des hohen Fertigungsaufwandes etwa dreimal teurer als solche aus Gusseisen, obwohl wegen der höheren Festigkeit die Masse geringer ausfällt.[38]

Schmiedbarkeit und Umformbarkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Umformbarkeit ist die Eignung eines Werkstoffes, sich durch die Verfahren der Umformtechnik bearbeiten zu lassen. Das mit Abstand wichtigste Verfahren der Gruppe ist das Schmieden, weshalb auch von Schmiedbarkeit gesprochen wird. Zu der Gruppe zählen aber auch das Biegen, Walzen, Tiefziehen, Fließpressen und viele weitere.

Die Umformbarkeit ist umso besser, je geringer die nötigen Kräfte sind und je stärker sich der Werkstoff verformen kann, ohne zu brechen oder reißen. Die zur Umformung benötigte Kraft wird üblicherweise auf die Querschnittsfläche bezogen und als Fließspannung angegeben. Die maximale Dehnung, die ein Werkstoff ertragen kann, ist die Bruchdehnung.

Bei einfachen Baustählen ist die Fließspannung vergleichsweise gering und die Bruchdehnung sehr hoch. Bei hochfesten Stählen ist die Fließspannung naturgemäß höher, es werden aber auch deutlich festere Werkstoffe geschmiedet, darunter Titan-, Nickel- und Kobalt-Legierungen. Die Bruchdehnung ist meist umso kleiner je fester ein Stahl ist. Eine Ausnahme sind die TRIP-Stähle mit geringer bis mittlerer Fließspannung und hoher Bruchdehnung. Bei den meisten Stahlsorten ist die Fließspannung als gering einzustufen. Dazu zählen neben den Baustählen die Warmarbeitsstähle und Automatenstähle. Aluminium- und Magnesiumlegierungen liegen in einem ähnlichen Bereich. Die Bruchdehnung kann jedoch stärker schwanken: Bei Automatenstählen ist sie sehr gering, bei Warmarbeitstsählen fast genauso gut wie bei Baustählen.

Beim Kaltumformen steigt die Fließspannung und somit auch die nötige Kraft je höher der Umformgrad (die Verformung) ist. Der Effekt wird als Kaltverfestigung bezeichnet und kann genutzt werden um besonders feste Werkstücke zu schmieden. Der genaue Zusammenhang zwischen Fließspannung und Umformgrad wird in Fließkurven festgehalten. Bei höheren Temperaturen sinkt bei fast allen Stählen sowohl die Fließspannung als auch die Verfestigung. Beim Warmumformen steigt die Fließspannung bereits bei geringen Umformgraden gar nicht mehr. Bei Stählen tritt dies bei Temperaturen von etwa 1100 °C auf.[39][40][41]

Zerspanbarkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Zerspanbarkeit von Stahl

Die Zerspanbarkeit ist die Eignung eines Werkstoffes, sich durch Zerspanen (Fräsen, Bohren, Schleifen) bearbeiten zu lassen. Sie hängt ab vom Kohlenstoffgehalt, den sonstigen Legierungselementen und dem Wärmebehandlungszustand. Stähle mit einem sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt neigen zum Verkleben mit der Schneide und bilden lange Bandspäne, die sich in der Maschine verfangen können. Sie führen jedoch zu geringen Zerspankräften, aber auch zu schlechten Oberflächen. Bei mittleren Kohlenstoffgehalten (0,2 % bis 0,6 %) gibt es keine Probleme mit Verklebungen. Die Schnittkräfte steigen, die Oberflächen werden besser und die Späne kürzer. Dafür nimmt der Verschleiß der Werkzeuge zu. Stähle mit einem hohen Kohlenstoffgehalt führen zu hohen Kräften und Temperaturen sowie zu einem hohen Verschleiß. Die Oberflächenqualität und der Spanbruch sind jedoch gut. Elemente wie Phosphor, Blei und Schwefel begünstigen die Zerspanbarkeit, festigkeitssteigernde Elemente wie Nickel verringern sie. Im weichen (normalgeglühten) Zustand sind die meisten Stähle relativ gut zu zerspanen, im vergüteten oder gehärteten Zustand ist der Verschleiß dagegen sehr hoch, was teure Werkzeuge aus Schneidkeramik oder Bornitrid erfordert.

Schweißeignung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Schweißeignung gibt an, wie gut sich ein Werkstoff Schweißen lässt. Vor allem die un- und niedrig legierten Baustähle lassen sich sehr gut schweißen, was ein wichtiger Grund für ihre weite Verbreitung ist, da Verbinden durch Schweißen deutlich kostengünstiger ist als durch andere Verbindungstechniken wie Schrauben oder Nieten. Höherlegierte Stähle können beim Schweißen problematisch sein. Als grobe Abschätzung, ob ein Stahl geschweißt werden kann, kann das Kohlenstoffäquivalent genutzt werden, das den unterschiedlichen Einfluss der verschiedenen Legierungselemente berücksichtigt. Aluminium lässt sich meist deutlich schwerer schweißen als Stahl.[42]

Veränderung von Stahleigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Freiformschmieden mit einem Hammer
Walzen von Knüppeln
Ziehen von Stahldraht
Freiformschmieden auf einer Schmiedepresse

Stahl kann verschiedene Eigenschaften (Härte, Duktilität, Kerbschlagzähigkeit, …) in besonderer Ausprägung annehmen.

Veränderung durch Prozesse[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Grundsätzlich gibt es drei Prozesse, die einzeln oder miteinander kombiniert eingesetzt werden können, um Stahleigenschaften gezielt zu verändern:

Stahl hat seinen Ursprung meist in einer Schmelze. Beim Erstarren entstehen kleine Kristalle mit unterschiedlichen Gitterrichtungen. Diese sind unter dem Mikroskop im Schliffbild sichtbar. Man bezeichnet diese Kristallite auch als Körner. So ist zum Beispiel die Bezeichnung Feinkornbaustahl zu verstehen. An den Korngrenzen, wo beim Erstarren die kleinen Kristalle zusammengewachsen sind, können Seigerungen auftreten. Diese beeinflussen das spätere Verhalten des Stahls bei Umformungen und Einsatz.

Stahl kann aber auch über den pulvermetallurgischen Weg hergestellt werden. Dabei werden Pulvermischungen in bauteilnahe Form gepresst und dann bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der Hauptkomponente gesintert. Je nach Pulverteilchengröße und Prozessführung können sehr kleine Korngrößen erzielt werden. Eine Besonderheit des Sinterstahls ist eine gewisse Restporosität. Diese wird in der Regel als Verschlechterung der Eigenschaften aufgefasst, kann in einigen Fällen aber auch gewollt sein. In Gleitlagerwerkstoffen beispielsweise ermöglicht die Porosität die Aufnahme von Schmieröl, das kontinuierlich über die gesamte Lebensdauer abgegeben wird.

Veränderung durch Stahlveredler[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Eigenschaft von Stahl kann durch Stahlveredler verändert werden. Beispiele für Stahlveredler sind Chrom (für Härte und Korrosionsbeständigkeit), Cobalt, Mangan (für Verschleißfestigkeit), Molybdän (für Zugfestigkeit), Niob, Vanadium (für Elastizität) und Wolfram (für Hitzebeständigkeit).

Stahlveredler sind vor allem für High-Tech-Industrien von besonderer Bedeutung. Dabei zeichnen sich die Vertreter der Gruppe in der Regel durch sehr gute Legierbarkeit und die Endprodukte häufig durch hohe Korrosionsbeständigkeit und gute Verformbarkeit aus. Stahlveredler finden sich dementsprechend unter anderem in nichtrostenden Stählen, Baustählen, Werkzeugstählen, Schnellarbeitsstählen, Hochtemperaturlegierungen, Superlegierungen, Dauermagnetstählen und Sonderedelstählen. Konkrete Beispiele sind Molybdän in Kontakten, Elektroden, Düsen, Heizelementen und Hitzeschilden, Mangan in Werkzeugen, Federn und Ventilen, Niob in Elektrolytkondensatoren oder Wolfram für Glühwendeln in Leuchtmitteln, Strahlenabschirmungen oder für Fliehgewichte und Exzenterringe.

Struktureller Aufbau [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Mikrostruktur bestimmt bei Stahl, wie bei vielen Werkstoffen, in hohem Maße die mechanischen Eigenschaften, vor allem die Härte und Festigkeit. Die meisten Stähle bestehen neben Eisen und Kohlenstoff noch aus zahlreichen weiteren Elementen, die zumindest als Verunreinigung enthalten sind – die Stahlbegleiter – oder gewollt zulegiert werden, die Legierungselemente. Die Mikrostruktur ist daher relativ kompliziert, beruht aber im Wesentlichen auf der Struktur der reinen Eisen-Kohlenstoff-Legierungen (insbesondere bei un- und niedrig legiertem Stahl). Deren Struktur basiert wiederum auf derjenigen von reinem Eisen.[43]

Eisenatome liegen wie bei allen Metallen im festen Zustand in einer regelmäßigen Anordnung vor. Unter 911 °C befinden sich die Eisenatome in den Ecken eines gedachten Würfels, in dessen Mitte sich ein weiteres Eisenatom befindet. Diese Struktur wiederholt sich in sämtliche Richtungen theoretisch beliebig oft und wird allgemein als kubisch raumzentriert bezeichnet, im Falle von Eisen auch als -Eisen. Oberhalb von 911 °C liegt Eisen in der sogenannten kubisch flächenzentrierten Form vor, bei der wieder in den Ecken eines gedachten Würfels Atome sitzen, aber diesmal zusätzlich in der Mitte jeder Würfelfläche ein weiteres, aber keines in der Mitte des Würfels. Diese Variante wird als -Eisen bezeichnet. Der für Stahl wesentliche Unterschied ist die unterschiedliche Dichte: In der kubisch flächenzentrierten Form sind die Lücken zwischen den Eisenatomen größer; sie können also leichter durch Atome der Legierungselemente besetzt werden.

Eisen-Kohlenstoff-Diagramm. Für Stahl ist nur der bereich bis 2 % C von Bedeutung

Bei reinen Eisen-Kohlenstoff-Legierungen befindet sich immer Kohlenstoff in den Lücken zwischen den Eisenatomen. -Eisen mit Kohlenstoffatomen wird allgemein als -Mischkristall bezeichnet, bei Stahl häufig auch als Ferrit (von lateinisch ferrum = Eisen), während das -Eisen mit eingelagertem Kohlenstoff als -Mischkristall bezeichnet wird und bei Stahl Austenit genannt wird nach William Austen. Austenit kann je nach Temperatur sehr viel Kohlenstoff enthalten, maximal 2,06 Massenprozent, während Ferrit nur maximal 0,03 % Kohlenstoff enthalten kann. Die Temperatur, bei der sich Austenit in Ferrit umwandelt, hängt vom Kohlenstoffgehalt ab und lässt sich aus dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm entnehmen. In beiden Fällen kommt es zu einer Mischkristallverfestigung, also einer Steigerung der Festigkeit. Außer im Eisen-Mischkristall kann Kohlenstoff noch in zwei weiteren Formen vorliegen, insbesondere wenn mehr Kohlenstoff vorhanden ist als im Mischkristall aufgenommen werden kann: Grafit und Zementit. Als Grafit werden Bereiche bezeichnet, die nur aus Kohlenstoff bestehen, während Zementit eine chemische Verbindung aus Eisen und Kohlenstoff mit der Formel Fe3C ist. Grafit entsteht vor allem bei langsamer Abkühlung nach dem Gießen oder Glühen, während der harte und spröde Zementit bei schneller Abkühlung entsteht. Sie führen zu keiner Festigkeitssteigerung.

Weitere Legierungselemente können in verschiedenen Formen im Stahl vorliegen:

  • Als Mischkristall: Elemente, deren Atome sehr viel kleiner sind als die von Eisen (wie Kohlenstoff, Wasserstoff oder Stickstoff), besetzen die Lücken zwischen den Eisenatomen (Einlagerungsmischkristall). Größere Atome befinden sich statt eines Eisenatomes im Eisengitter (Austauschmischkristall). Auch diese erhöhen die Festigkeit.
  • Sie können weitere chemische Verbindungen bilden, häufig zusammen mit Kohlenstoff die Karbide, z.B. Wolframcarbid oder Vanadiumcarbid, teils auch untereinander. Gleichzeitges Legieren von Schwefel und Mangan führt zur Bildung von Mangansulfid. Manche Elemente verbinden sich auch bevorzugt mit Eisen. Die Wirkung dieser Verbindungen ist im Einzelnen sehr verschieden: Manche sind für die Wärmebehandlung von Bedeutung, andere erhöhen die Härte und Verschleißfestigkeit, andere senken die Festigkeit und verspröden den Stahl.
  • Sie können kleine Partikel bilden, die nur aus dem jeweiligen Element bestehen. Dies trifft nur auf wenige Elemente zu darunter Blei, Grafit und Kupfer. Sie verringern meist die Festigkeit.

Historische und wirtschaftliche Bedeutung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die frühe Verhüttung (vergl. Eisenschwamm) von Eisenerz ist bereits für das 2. Jahrtausend v. Chr. im damaligen Hethiter-Reich belegt, wo auch um die Mitte des 1. Jahrtausends v. Chr. wohl erstmals ein einfacher härtbarer Stahl hergestellt wurde.

In der Antike und Mittelalter wurde das Erz in mit Holzkohle beheizten Schachtöfen (Rennofen) bei Temperaturen von etwa 1250 °C verhüttet. Dabei kam es zu keiner Schmelze. Das Produkt war ein inhomogener Stahl mit variierendem Kohlenstoffgehalt, und ohne wesentliche Bestandteile von anderen Legierungsmetallen (Rennofeneisen/Rennofenstahl). Im 14. Jahrhundert n. Chr. wurde in Europa der Holzkohle-Hochofen (Stückofen) entwickelt, dessen Prozesstemperatur das Schmelzen von Eisen ermöglichte. Das Produkt hieraus ist das frühe Roheisen (Gusseisen). Das Roheisen war wegen seines häufig hohen Kohlenstoffgehalts spröde und nicht schmiedbar, es musste durch Gärben „abgekohlt“ werden, indem der Kohlenstoff, Schlacke und andere Begleitelemente herausgebrannt und unter wiederholtem Ausschmieden „herausgepresst“ wurde. Dies geschah bis zur Erfindung der Hochofentechnik, bei dem flüssiges Roheisen Gusseisen erzeugt werden konnte. In der Antike wurden die notwendigen Arbeiten häufig von Sklaven verrichtet. Im Mittelalter wurden dazu durch Wind- oder Wasserräder angetriebene Hammerwerke entwickelt.

Stahlplatten im Schützengrabenkrieg (1915)

Gussstahl stellte erstmals 1740 der Engländer Benjamin Huntsman im Tiegelstahlverfahren her. 1784 erfand der Engländer Henry Cort das Puddelverfahren (engl. „puddle“ = Pfütze), bei dem durch manuelles Umrühren der Schmelze das Roheisen in Kontakt mit dem Sauerstoff der Luft gebracht wurde und somit die „Verunreinigungen“ wie Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor verbrennen konnten. Durch das Frischen entstand ein gut schmiedbarer und bruchsicherer Rohstahl, das sog. Puddeleisen. Die erste deutsche Gussstahlfabrik gründete Friedrich Krupp 1811 in Essen. Der Impuls für die sprunghafte Zunahme der Stahlproduktion erfolgte etwa in der Mitte des 19. Jahrhunderts durch die gleichzeitige Anwendung mehrerer technischer Erfindungen: Die Dampfmaschine stellte der Eisenindustrie eine leistungsstarke und flexible Arbeitskraft zur Verfügung, in den Kokereien wurde die Steinkohle zu Koks verarbeitet und die Entwicklung des Eisenbahnwesens sowie der Dampfschifffahrt förderten die Erreichbarkeit neuer, große Absatzmärkte für Stahl.

Die Stahlindustrie hatte in allen Ländern, unabhängig von ökonomischen Erwägungen, eine enorme politische Bedeutung, da sie neben einem Indikator für die technisch-wirtschaftliche Entwicklung und der Bedeutung für die Rüstungsindustrie auch eine nationale Prestigefrage war. Die Bedeutung des Stahls für die damalige Zeit symbolisiert der Eiffelturm (allerdings wegen der hohen Anforderung an Bruchsicherheit noch aus Puddeleisen), der anlässlich der Pariser Weltausstellung von 1889 als ein Monument des technischen Fortschritts aus Stahl erbaut wurde.

Für die deutschen Nationalsozialisten, die 1935 ein umfangreiches Rüstungsprogramm gestartet hatten, war Stahl ein kriegswichtiger Werkstoff. So galt der Norwegenfeldzug unter anderem der Sicherung des Nachschubs von schwedischem Eisenerz, das für die damalige Stahlerzeugung ein unverzichtbarer Rohstoff war. Die Alliierten bombardierten das Ruhrgebiet, die größte stahlproduzierende Region Europas. Am Ende des Kriegs hatten die Luftangriffe ca. 20 % der Produktionskapazitäten zerstört. Erst 1957 wurde der Vorkriegsstand mit einer Rohstahlproduktion von 16 Millionen Tonnen wieder erreicht.

Die auf der Potsdamer Konferenz beschlossene Demilitarisierung des Deutschen Reichs beinhaltete auch eine Demontage der Stahlindustrie. Ein Teil der demontierten Betriebe ging an die Sowjetunion, die diese zum Wiederaufbau des durch den Krieg zerstörten Landes benötigte. In den westlichen Besatzungszonen regte sich bald Widerstand gegen die Demontage, und so stellten die Alliierten die Demontage schon 1949 wieder ein. Eine weitere Maßnahme der alliierten Kontrollbehörde war die sogenannte „Entflechtung“ der Stahlindustrie. Damit sollte das neuerliche Aufkommen von marktbeherrschenden Unternehmenszusammenschlüssen wie den „Vereinigten Stahlwerken“ verhindert werden.

Arbeiter am Hochofen

Um eine gemeinsame Kontrolle der Kohle- und Stahlproduktion sicherzustellen, wurde 1952 auf französische Initiative hin die Montanunion gegründet. Aus der Montanunion entwickelte sich dann schrittweise die Europäische Union. In der Folge erlebte die Stahlindustrie in der Bundesrepublik Deutschland einen großen Aufschwung. 1961 produzierten 420.568 Beschäftigte 33 Millionen Tonnen Rohstahl, was einen Höchststand bei der Mitarbeiterzahl bedeutete. Einen Produktionsrekord stellte die westdeutsche Stahlindustrie 1974 auf, als sie über 53 Millionen Tonnen Stahl fertigte. Heutzutage benötigt die Stahlindustrie im wiedervereinigten Deutschland etwa 76.500 Mitarbeiter, um rund 46 Millionen Tonnen Stahl (Stand 2008) herzustellen. Diese enorme Produktivitätssteigerung war nur durch bedeutende technische Innovationen möglich.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Verein Deutscher Eisenhüttenleute (Hrsg.): Werkstoffkunde Stahl, Band 1: Grundlagen. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, und Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1984, 743 S.
  • Verein Deutscher Eisenhüttenleute (Hrsg.): Werkstoffkunde Stahl, Band 2: Anwendungen. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, und Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1985, 862 S.
  • Claus und Micah Wegst: Stahlschlüssel – Key to Steel 2010 Nachschlagewerk. Verlag Stahlschlüssel 2010, ISBN 3-922599-26-5.
  • Industrieverband Massivumformung: Neue Stähle für die Massivumformung. Inforeihe Massivumformung, Hagen 2012, ISBN 978-3-928726-28-3.
  • Berns, Theisen: Eisenwerkstoffe, Springer, 4. Auflage, 2013.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Wikibooks: Werkstoffkunde Metall/ Eisen und Stahl – Lern- und Lehrmaterialien
 Wiktionary: Stahl – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Stahl – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wikiquote: Stahl – Zitate

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Etymologie nach: Friedrich Kluge: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache. Bearbeitet von Elmar Seebold. 24. durchgesehene und erweiterte Auflage. Walter de Gruyter, Berlin u. a. 2002, ISBN 3-11-017473-1, S. 874.
  2. Berns, Theisen: Eisenwerkstoffe, 4. Auflage, 2013, S. V.
  3. B. Ilschner, R. F. Singer Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik: Eigenschaften, Vorgänge, Technologien, 5. Auflage, 2010, S. 432.
  4. Friedrich Cornelius: Geistesgeschichte der Frühzeit. Band 1, Verlag Brill Archive, 1960, S. 132.
  5. VDEh: Werkstoffkunde Stahl - Band 1: Grundlagen, 1984, S. 21. „...die im allgemeinen für eine Warmformgebung geeignet sind.“
    Dubbel, 24. Auflage, S. E34, „....Eisenwerkstoffe darstellen, die sich i. Allg. für die Warmumformung eignen,...“
    Böge: Handbuch Maschinenbau, 21. Auflage, S. E14, „Stahl ist schmiedbares Eisen...“
    H. Czichos · B. Skrotzki · F.-G. Simon: Hütte - Das Ingenieurwissen: Werkstoffe, 2014, S. 24, „Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Kohlenstoffanteil i.Allg. unter 2 Gew.-%, die kalt oder warm umformbar (schmiedbar) sind, ...“
    B. Ilschner, R. F. Singer Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik: Eigenschaften, Vorgänge, Technologien, 5. Auflage, 2010, S. 431, „...Eisenlegierungen bezeichnet, die weniger als 2% Kohlenstoff enthalten und die für eine Warmumformung geeignet sind.“
    Bargel, Schulze: Werkstoffkunde, 11. Auflage, 2012, S. 181, „Eisen-Kohlenstoff-Legierungen, die ohne weitere Nachbehandlung schmiedbar sind, sind Stähle (C ≤ 2 %).“
    Erhard Hornbogen, Hans Warlimont Metalle: Struktur und Eigenschaften der Metalle und Legierungen, 6. Auflage, 2016, S. 291, „Als Stähle werden praktisch alle verformbaren technischen Legierungen des Eisens bezeichnet.“
  6. http://www.stahl-online.de/wp-content/uploads/2014/11/Perspektiven_mit_Stahl_20141022_web.pdf
  7. Stahlinstitut VDEh (Hrsg.): Stahlfibel, Verlag Stahleisen, 2007, S. 162.
  8. http://www.stahl-online.de/wp-content/uploads/2013/08/Welt-Rohstahlproduktion-nach-Regionen_2016.png abgerufen am 13.06.17
  9. http://www.world-aluminium.org/statistics/primary-aluminium-production/
  10. http://www.stahl-online.de/wp-content/uploads/2013/08/Welt-Rohstahlproduktion-nach-Regionen_2016.png abgerufen am 13.06.17
  11. http://www.stahl-online.de/wp-content/uploads/2013/08/Welt-Rohstahlproduktion-nach-Regionen_2016.png abgerufen am 13.06.17
  12. Stahl und Nachhaltigkeit. Abgerufen am 21. Dezember 2015 (PDF).
  13. Werkstoffkunde Stahl - Band 1, S. 4 f.
  14. Stahlfibel: S. 2.
  15. Eckhard Ignatowitz: Chemie für Schule und Beruf. Ein Lehr- und Lernbuch. 4. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel Nourney, Haan-Gruiten 1999, ISBN 3-8085-7054-7, S. 142.
  16. Stahlproduktion: Sauerstoff-Konverter vor Elektroofen. Bei: stahl-online.de.
  17. Kun He, Li Wang: A review of energy use and energy-efficient technologies for the iron and steel industry. In: Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016, doi:10.1016/j.rser.2016.12.007.
  18. Manfred Fischedick et al, Techno-economic evaluation of innovative steel production technologies. In: Journal of Cleaner Production 84, (2014), 563-580, S. 564, doi:10.1016/j.jclepro.2014.05.063.
  19. Stahlschrottbilanz 2014: Stahlrecyclingwirtschaft musste Rückgang des Gesamtversands um 1,7 Prozent verkraften. Bei: bdsv.org. Pressemitteilung, 23. März 2015.
  20. Multireycling of steel. Bei: stahl-online.de. (PDF; 1,03 MB).
  21. Ökobilanz nach ISO 14040/44 für das Multirecycling von Stahl. Bei: stahl-online.de. (PDF; 1,3 MB).
  22. Lohnt sich Alu-/Weißblech-Recycling? Bei: kopytziok.de. (PDF; 92 kB).
  23. Steels: Facts, Figures, Environment and Green Steels. Bei: dierk-raabe.com.
  24. Recycling Rates of Metal. Bei: unep.org. (PDF; 2,4 MB).
  25. Sachstandsbericht zum Stahlrecycling im Bauwesen. Bergische Universität Wuppertal (PDF).
  26. Weißblech-Recyclingquote: 93,7 %. Auf: stahl-online.de.
  27. Ilschner, Singer: Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik, Springer, 5. Auflage, 2010, S. 438 f., 441-445.
  28. Bargel, Schulze: Werkstoffkunde, 11. Auflage, Springer, 2012, S. 239-284.
  29. a b C-Stahl Produktdatenblatt (Memento vom 17. Dezember 2010 im Internet Archive), ThyssenKrupp Steel Europe, abgerufen im Juli 2013.
  30. Markt. Bei: wv-stahlrohre.de.
  31. H. Czichos · B. Skrotzki · F.-G. Simon: Das Ingenieurwissen - Werkstoffe, Springer, 2014, S. 66
  32. Ilschner, Singer: Werkstofftechnik und Fertigungstechnik, Springer, S. 433 f.
  33. H. Czichos · B. Skrotzki · F.-G. Simon: Das Ingenieurwissen - Werkstoffe, Springer, 2014, S. 59.
  34. Bargel, Schulze: Werkstoffkunde, Springer, 11. Auflage, S. 241, 248.
  35. H. Czichos · B. Skrotzki · F.-G. Simon: Das Ingenieurwissen - Werkstoffe, Springer, 2014, S. 62
  36. H. Czichos · B. Skrotzki · F.-G. Simon: Das Ingenieurwissen - Werkstoffe, Springer, 2014, S. 71
  37. Spur (Hg.): Handbuch Urformen, Hanser, 2014, S. 16.
  38. Fritz, Schulze: Fertigungstechnik, Springer, 11. Auflage, S. 24, 34.
  39. Deoge Behrens: Handbuch Umformtechnik, Springer, 2 Auflage, 2010, S. 438-440.
  40. Hoffmann, Neugebauer, Spur: Handbuch Umformen, Hanser, 2012, S. 253.
  41. Werkstoffkunde Stahl - Band 1: Grundlagen, 1984, S.564-615, insb. 564 f., 567, 576.
  42. Ilschner, Singer: Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik, Springer, 5. Auflage, 2010, S. 387.
  43. Berns, Theisen: Eisenwerkstoffe, Springer, 4. Auflage, S. 3-15.