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Einteilung von Werkstoffen


 

Allgemeines:
Eine Anwendung der anorganischen Chemie führt in den Bereich "Werkstoffe" bzw. "Werkstoffkunde". Versucht man eine Definition von Werkstoffen, so ist das ziemlich schwierig. Bei Wikipedia findet sich als Definition "Werkstoffe sind Materialien, die in Produktionsprozessen verarbeitet werden und in die Endprodukte eingehen". Es gibt viele Definitionsansätze, aber noch keine generelle Definition.
 

Versuch einer Definition des Begriffes "Werkstoffe":
Versucht man Werkstoffe zu beschreiben, so sagt man, dass diese in mindestens einem Aggregatzustand (ein Werkstoff muss nicht immer unbedingt "fest" sein) (technisch) verwertbare Eigenschaften besitzt und zusätzlich technologisch und wirtschaftlich herstellbar ist. Zudem sollte der Werkstoff zu keiner Abgabe von Schadstoffen während des Gebrauchs führen.
 

Einteilung von Werkstoffen:
Je nach der Eigenschaft, mit der "Werkstoffe" betrachtet werden, lassen diese sich in mehrere Klassen einteilen. Die betrachteten Eigenschaften können sein:

  • Stofflicher Aufbau des Werkstoffes
  • Anwendungsgebiet des Werkstoffes
  • Eigenschaften der Werkstoffe


Einteilung der Werkstoffe nach dem stofflichen Aufbau:
Versucht man einfach eine Einteilung der Werkstoffe, so könnte man diese einfach in Metalle und Nichtmetalle einteilen. Ganz so einfach ist es dann doch nicht. So gibt es zwar die Gruppe der metallischen Werkstoffe. Aufgrund der technischen Bedeutung von metallischen Werkstoffen üblicherweise weiter in die Eisenmetalle und Nichteisenmetalle eingeteilt. 

Neben den metallischen Werkstoffen gibt es noch Verbundwerkstoffe, diese entstehen durch eine Kombination von mindestens zwei Werkstoffen aus gleichen oder unterschiedlichen Gruppen.

Die Werkstoffe mit eher Nichtmetalleigenschaften werden eingeteilt in die organisch-nichtmetallischen und die anorganisch-
nichtmetallischen Werkstoffe. Die größte Gruppe der organisch-nichtmetallischen Werkstoffe bilden die Kunststoffe und in der Gruppe der anorganisch-nichtmetallischen Werkstoffe die Keramiken ("nichtmetallisch kann hier falsch verstanden werden, denn Keramiken enthalten Metallatome).

Nach dem stofflichen Aufbau unterscheidet man also folgende Hauptgruppen 

  • Metallische Werkstoffe
  • Keramische Werkstoffe 
  • Kunststoffe
  • Verbundwerkstoffe
  • Natürliche Werkstoffe


Eigenschaften und Aufbau der Werkstoffe:
Betrachtet man sich die "Kriterien" für die einzelnen Werkstoffe, so wird eine Einteilung in metallische und keramische Werkstoffe und Kunststoffe deutlicher:

Metallische Werkstoffe:

  • hohe elektrische Leitfähigkeit
  • hohe thermische Leitfähigkeit
  • kristalliner Aufbau ("Metallgitter"), "metallische Bindung" (Verbindung nur aus Metallen)
  • Wechselwirkung mit Licht (-> metallischer Glanz)
  • einige Metalle weisen magnetische Eigenschaften auf.
  • Außer den Edelmetallen sind metallische Werkstoffe (z.B. gegen Säuren oder Sauerstoff) nur mäßig beständig.
Keramische Werkstoffe:
  • geringe elektrische Leitfähigkeit
  • hohe Schmelztemperatur
  • kristalliner oder amorpher Aufbau (Verbindungen aus den Nichtmetallen C, N, O, P, S und Metallen)
  • meist gute chemische Beständigkeit
Kunststoffe:
  • geringe elektrische Leitfähigkeit
  • geringes spezifisches Gewicht
  • teilkristalliner oder amorpher Aufbau (Verbindungen nur aus Nichtmetallen)
  • meist gute chemische Beständigkeit


Anmerkung:
Dennoch sollte man nie vergessen, dass Werkstoff nicht nur nach stofflichem Aufbau unterteilt werden können, sondern eben auch nach anderen Kriterien.

  • in Konstruktionswerkstoffe und Funktionswerkstoffe (nach Anwendung)
  • in Isolierstoffe, Halbleiter, ..... (nach Funktion)
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