EUSoorten metalen: een complete gids
- Geschreven door: Gavin Leo
- Bijgewerkt door: CoCo
- Gepubliceerd:
- bijgewerkt:
Voordat we ingaan op specifieke metalen, beginnen we met de basistypen. Metalen vallen, afhankelijk van hun ijzergehalte, in twee hoofdcategorieën: ferrometalen en non-ferrometalen. Het woord "ferro" komt van het Latijnse woord voor ijzer.
Ferrometalen bevatten ijzer als hoofdelement. Deze metalen hebben magnetische eigenschappen en kunnen roesten bij blootstelling aan water. Bekende voorbeelden van ferrometalen zijn koolstofstaal, gietijzer en smeedijzer.
Non-ferro metalen bevatten geen ijzer. Vergeleken met andere metalen zijn ze doorgaans lichter. Ze bieden ook een betere corrosiebestendigheid en hebben geen magnetische eigenschappen. De meest voorkomende voorbeelden zijn koperlegeringen, aluminium, zink en edelmetalen zoals goud en zilver.
In het periodiek systeem der elementen zijn de metaalelementen gerangschikt op basis van hun chemische eigenschappen en atoomstructuur. Metalen vormen meer dan 75% van de chemische elementen in het periodiek systeem. Dit laat zien hoe talrijk metalen in de natuur voorkomen en hoe belangrijk ze zijn voor de ontwikkeling.
Wat is metaal?
Metaal is een klasse materialen die gekenmerkt wordt door een hoge elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid, vervormbaarheid, ductiliteit en een glanzend uiterlijk. Metalen zijn doorgaans vast bij kamertemperatuur (met uitzondering van kwik) en vormen positieve ionen (kationen) in chemische reacties.
Door zijn eigenschappen is het geschikt voor gebruik in CNC-bewerking, plaatbewerking, gieten, lassen en andere processen. Het kan worden verwerkt tot diverse gevormde profielen of onderdelen, evenals tot diverse structurele componenten.
Er staan meer dan 100 verschillende elementen in het periodiek systeem, maar slechts een handvol daarvan wordt tot de metalen gerekend.
Samenvattingstabel: Metaalsoorten en hun kenmerken, toepassingen
| Soorten metaal | Kenmerken | Gemeenschappelijke toepassingen |
| Aluminium | Lichtgewicht, zacht, corrosiebestendig, hoge sterkte-gewichtsverhouding, geleidend | Bouw, machines, gereedschappen, automobielindustrie |
| Koolstofstaal | Sterk, duurzaam, recyclebaar, goede plasticiteit, hoge taaiheid | Bouw, machines, gereedschappen, automobielindustrie |
| Gereedschapsstaal | Hoge hardheid, slijtvast, behoudt hardheid bij hoge temperaturen | Snijgereedschappen, matrijzen, meetinstrumenten |
| Koolstofstaal | Zeer hard, bros, hoog koolstofgehalte (0.60–0.95%) | Snijgereedschappen, slijtvaste onderdelen |
| Gelegeerd staal | Verbeterde eigenschappen (sterkte, hardheid, corrosiebestendigheid) door legering | Automobielindustrie, lucht- en ruimtevaart, industriële machines |
| Roestvast staal | ≥12% chroom, corrosiebestendig, duurzaam | Keukengerei, medische apparatuur, architectuur |
| IJzer (gesmeed) | Laag koolstofgehalte ( | Gebouwen, bruggen, hekken |
| Gietijzer | Hoog koolstofgehalte (>2%), hard, bros, goed gietbaar | Motorblokken, pijpen, kookgerei |
| Ruwijzer | Hoog koolstofgehalte, bros, onbuigzaam, grondstof | Verfijnd tot staal/gietijzer |
| Koper | Zacht, geleidend (warmte/elektriciteit), kneedbaar | Elektrische bedrading, loodgieterswerk |
| Messing | Koper-zinklegering, duurzaam, lage wrijving, gouden kleur | Decoratieve artikelen, kleppen, muziekinstrumenten |
| Brons | Koper-tinlegering, harder dan koper, corrosiebestendig | Beelden, lagers, munten |
| Cobalt | Hard, bros, magnetisch, versterkt legeringen | Magneten, legeringen voor de lucht- en ruimtevaart, batterijen |
| Magnesium | Lichtgewicht (1.74 g/cm³), sterk, kneedbaar | Vliegtuigonderdelen, auto-onderdelen |
| Titanium | Sterk, lichtgewicht, corrosiebestendig, hoog smeltpunt | Lucht- en ruimtevaart, medische implantaten |
| Nikkel | Corrosiebestendig, hittebestendig, ductiel | Elektronica, batterijen, legeringen |
| Platinum | Dicht, kneedbaar, hoog smeltpunt (1773°C) | Sieraden, katalysatoren |
| Lead | Zacht, dicht, laag smeltpunt, giftig | Batterijen, stralingsafscherming |
| Chromium | Hard, bros, voegt sterkte/hardheid toe aan legeringen | Roestvrij staal, plating, pigmenten |
| Gold | Buigzaam, niet-corrosief, geleidend | Sieraden, elektronica, tandheelkunde |
| Zilver | Beste elektrische geleiding, kneedbaar, verkleurt | Sieraden, elektronica, spiegels |
Inzicht in zuivere metalen en metaallegeringen: wat is het verschil?
Leuk weetje: De meeste metalen die we dagelijks gebruiken, zijn geen geraffineerde metalen. De meeste zijn metaallegeringen, een combinatie van verschillende metaalelementen om betere metaaleigenschappen te creëren.
Het concept van metaallegeringen is vergelijkbaar met koken. Puur meel werkt, maar door het te combineren met eieren, boter en suiker ontstaat er iets nog beters. Hetzelfde principe geldt voor metalen.
Puur ijzer, bijvoorbeeld, is relatief zacht en buigt gemakkelijk. Het is niet ideaal voor de meeste industriële toepassingen. Als je echter koolstof aan ijzer toevoegt, ontstaat er staal. Staal is veel sterker en veelzijdiger. De hoeveelheid koolstof bepaalt het eindproduct:
Koolstofarm staal (minder dan 0.25% koolstof) is zacht, betaalbaar en gemakkelijk te vormen, waardoor het perfect is voor constructie en productie
Medium koolstofstaal (0.25-0.55% koolstof) zorgt voor een evenwicht tussen sterkte en flexibiliteit
Hoog koolstofstaal (0.55-2.1% koolstof) is harder en blijft langer scherp, waardoor het ideaal is voor snijgereedschappen en messen
Dit proces van het combineren van elementen om legeringen met betere eigenschappen te creëren, maakt moderne techniek mogelijk.
Wat zijn de eigenschappen van metalen?
Om de verschillende soorten metaal te begrijpen, moet u hun unieke eigenschappen kennen:
Mechanische eigenschappen
treksterkte Meet de trekkracht die metalen kunnen weerstaan voordat ze breken. Hoge treksterkte is cruciaal voor structurele toepassingen, zoals gebouwen, kabels en bruggen.
Hardheid Verwijst naar de weerstand tegen krassen, deuken of vervorming. Hardheid is niet synoniem met treksterkte. Hardere metalen behouden hun vorm onder druk, maar kunnen brozer zijn.
buigzaamheid Is het vermogen van het metaal om uitgerekt te worden zonder te breken. Een zeer ductiel materiaal kan tot dunne draden worden uitgerekt of in vormen worden gebogen zonder te breken. Bekende voorbeelden van zeer ductiele materialen zijn koper en goud.
Taaiheid Combineert sterkte met ductiliteit. Dit verwijst naar het vermogen om energie te absorberen zonder te breken.
elektrische eigenschappen
Warmtegeleiding Verwijst naar de eigenschap van metalen om warmte over te dragen. Metalen met een hoge thermische geleidbaarheid laten warmte snel door. Metalen zoals zilver, koper en aluminium zijn uitstekende warmtegeleiders omdat hun vrije elektronen thermische energie efficiënt van het ene atoom naar het andere overdragen.
Smeltpunt is de temperatuur waarbij metalen van vast naar vloeibaar veranderen. Het geeft aan hoe sterk de bindingen tussen de metaalatomen zijn. Metalen met sterkere metaalbindingen hebben meer energie nodig om die bindingen te verbreken.
Het smeltpunt varieert sterk tussen metalen. Wolfraam heeft het hoogste smeltpunt van alle metalen, namelijk 3,422 °C. Kwik is vloeibaar bij kamertemperatuur, met een smeltpunt van -38.8 °C.
Chemische eigenschappen
Corrosieweerstand Verwijst naar hoe goed een metaal bestand is tegen roest, oxidatie en chemische aantasting. Wanneer een metaal corrodeert, reageert het met zuurstof of andere stoffen en vormt roest. Corrosie verzwakt het metaal en tast het uiterlijk aan.
Sommige metalen vormen van nature een beschermende laag. Aluminium produceert aluminiumoxide op het oppervlak dat het beschermt tegen invloeden van buitenaf. Het chroomgehalte van roestvrij staal vormt een duurzame barrière op het oppervlak.
Magnetische eigenschappen Verwijst naar het vermogen van het metaal om andere metalen aan te trekken of af te stoten onder een magnetisch veld. Dit hangt af van de atomaire structuur van het metaal. Ferromagnetische metalen, zoals ijzer, nikkel, kobalt en hun legeringen, worden sterk aangetrokken door magneten. Non-ferrometalen zoals koper, aluminium en messing zijn niet magnetisch.
Fysiek uiterlijk
Metalen glans is de glanzende, reflecterende uitstraling van metalen. Deze eigenschap is het resultaat van de manier waarop de vrije elektronen van het metaal met licht interacteren. Wanneer licht op het metaal valt, absorberen de elektronen het licht en zenden het efficiënt weer uit.
De kleur varieert. Koper is roodbruin, messing is goudkleurig en aluminium is zilverwit. Deze subtiele verschillen helpen bij het identificeren van verschillende metalen. Dit maakt sommige metalen ook aantrekkelijk voor decoratieve toepassingen.
Hoe u het juiste metaal voor uw project kiest
Metalen hebben verschillende eigenschappen die van elkaar verschillen. Houd bij het kiezen tussen verschillende soorten metaal rekening met:
Sterkte-eisen: Heeft uw toepassing een hoge treksterkte, hardheid of slagvastheid nodig?
Gewichtsbeperkingen: Is een lichtgewicht metaal noodzakelijk, of is gewicht geen probleem? Veelvoorkomende voorbeelden van lichte metalen zijn aluminium, magnesium en titanium.
Blootstelling aan het milieu: Wordt het metaal blootgesteld aan vocht, extreme temperaturen of chemicaliën? Als het metaal altijd aan zware omstandigheden wordt blootgesteld, kunt u corrosiebestendige metalen of metalen met beschermende coatings gebruiken.
Elektrische behoeften: Zijn een hoge elektrische geleidbaarheid of specifieke elektrische eigenschappen vereist?
thermische overwegingen: Speelt thermische geleidbaarheid een rol? Wordt het blootgesteld aan hoge temperaturen? U kunt kiezen voor metalen met een hoge thermische geleidbaarheid als ze aan extreme omstandigheden worden blootgesteld.
Budget: Zuivere metalen en zeldzame metaallegeringen zijn duurder dan gangbare materialen zoals gewoon koolstof. staal.
verzinsel: CKan het gegoten, gelast, bewerkt of gevormd worden tot dunne platen, indien nodig?
Magnetische vereisten: Heeft u magnetische metalen of niet-magnetische materialen nodig?
het Uiterlijk: Maakt het uit of het metaalglans, de kleur of de oppervlakteafwerking is? Is het voor decoratieve doeleinden?
Veelgestelde vragen
V: Wat zijn de meest voorkomende metaallegeringen?
A: De meest voorkomende metaallegeringen zijn:
- Staal (ijzer en koolstof)
- RVS (ijzer, koolstof en chroom)
- Messing (koper- en zinklegering)
- Brons (koper en tin)
- Aluminiumlegeringen (aluminium met koper, magnesium of andere elementen) Deze legeringen bieden betere mechanische eigenschappen dan alleen zuivere metalen.
Vraag: Wat is het gebruikelijke aluminium?
A: De gebruikelijke aluminiumlegeringen zijn 1050, 1100, 1145, 1235, 1350, enzovoort.
Vraag: Wat is het verschil tussen roestvrij staal en aluminium?
A: Roestvrij staal is een legering van ijzer, chroom en koolstof, terwijl aluminium een metaal is. Roestvrij staal is beter bestand tegen corrosie dan aluminium. Aluminium is lichter dan roestvrij staal.
V: Wat onderscheidt staal van ijzer?
A: Staal is een ijzer-koolstoflegering, soms met andere metaalelementen. De hoeveelheid koolstof die in het ijzer wordt gemengd, bepaalt de sterkte en duurzaamheid van staal.
V: Welke metalen zijn beschikbaar voor CNC-bewerking?
A: De metalen die beschikbaar zijn voor CNC-bewerking zijn aluminium, messing, brons, roestvrij staal en andere veelvoorkomende metalen.