Welches Aluminium ist das härteste?
Sonntag, 8. September 2024
Die Härte eines Metalls ist ein Merkmal dafür, wie gut das Material lokalen plastischen Verformungen widersteht. Es gibt verschiedene Skalen und Systeme zur Messung der Härte eines Metalls wie Aluminium.
Für die Bestimmung der Härte wird am häufigsten die Mohs-Skala verwendet. Dieses System bestimmt die Härte anhand des Oberflächenverschleißes, d. h. des Zerkratzens eines Materials durch andere Materialien. Wenn Material A Material B zerkratzen kann, dann ist Material A härter als B. Diese Skala wird fast ausschließlich für Mineralien und Edelsteine verwendet, sie kann aber auch auf Metalle angewendet werden. In diesem Fall liegt die Härte von Aluminium bei 2,75 und damit zwischen Zinn und Kupfer.
Bei der Rockwell-Härtemethode werden zwei in das Material eingedrückte Stellen verglichen. Der eine wird mit einer geringen Belastung, der andere mit einer hohen Belastung hergestellt. Eine Besonderheit der Rockwell-Skala ist, dass sie linear mit der Zugfestigkeit des Materials korreliert. Die Rockwell-Härte ist normalerweise härteren Materialien vorbehalten. Hier liegt die Härte von Aluminium im Bereich von 20 - 25 Punkten. Und ähnlich wie bei Mohs liegt sie zwischen Zinn und Kupfer.
Die Brinell-Härteskala ist ein weithin anerkanntes Maß für die Härte von Materialien. Dabei wird eine Stahlkugel (oder Wolframkarbid für härtere Materialien) mit einer konstanten und bekannten Kraft in das Prüfstück gedrückt. Je weicher das Material ist, desto tiefer dringt die Kugel ein und umgekehrt. Der nächste Schritt ist die Messung des Durchmessers des entstandenen Eindrucks. Die Aluminiumhärteskala für diese Methode beträgt 15 Punkte.
Bei der Vickers-Härteskala wird ein quadratischer, pyramidenförmiger Diamant verwendet, der in das Material eingedrückt wird. Anschließend wird eine Messung vorgenommen. Die Größe des Abdrucks bestimmt, wie tief er in das Material eingedrückt wurde. Anhand einer Formel wird dann die Härte des Materials bestimmt. Aluminium weist hier eine Härte von 160 - 350 Punkten auf.
Aluminium wird am häufigsten mit Kupfer, Zink, Magnesium, Silizium, Mangan und Lithium kombiniert. Geringfügige Zusätze von Chrom, Titan, Zirkonium, Blei, Wismut und Nickel werden ebenfalls hinzugefügt. Es gibt mehr als 300 Knetlegierungen, von denen 50 häufig verwendet werden. Sie werden in der Regel mit einem vierstelligen System bezeichnet, das seinen Ursprung in den USA hat und heute allgemein anerkannt ist. In einer Tabelle der Aluminiumlegierungen werden diese in der Regel von der härtesten bis zur geringsten Verformungsbeständigkeit eingestuft. Die Aluminiumhärteskala spiegelt jedoch nicht immer die Eigenschaften einer bestimmten Legierung wider.
Aluminiumlegierungen lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: Aluminiumgusslegierungen und Aluminiumknetlegierungen. Aluminiumgusslegierungen enthalten mehr als 22 % Legierungselemente in ihrer Zusammensetzung. Der Prozentsatz der Legierungselemente hat einen großen Einfluss auf die Eigenschaften des Werkstoffs. Aluminium verliert seine Duktilität, je mehr Legierungselemente hinzugefügt werden, wodurch die meisten Gusslegierungen bruchanfällig werden. Umgekehrt konnten Konstrukteure mit geschmiedeten Legierungen die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Leitfähigkeit usw. von Aluminium erhöhen und dabei die Duktilität und andere vorteilhafte Eigenschaften beibehalten.
Aluminiumgusslegierungen haben im Vergleich zu Knetaluminium in der Regel einen niedrigen Schmelzpunkt und eine geringe Zugfestigkeit. Die am häufigsten verwendete Aluminiumlegierung ist die Aluminium-Silizium-Legierung, die einen hohen Siliziumgehalt aufweist, wodurch sich die Legierung leicht gießen lässt. Die Gesamtheit und die Eigenschaften der verschiedenen Legierungen sind in der Tabelle der Aluminiumlegierungen aufgeführt. Die härtesten Aluminiumlegierungen
Die Tabelle der Aluminiumlegierungen zeigt, dass die härtesten Legierungen die der Serie 7xxx sind. Sie haben jedoch einen großen Nachteil - sie sind anfällig für Spannungsrisskorrosion. Die Skala der Aluminiumhärte ist hier aufgrund der verwendeten Elemente hoch. Am häufigsten sind 1 bis 9 % Zink, 1 bis 3 % Magnesium und bei einigen Legierungen bis zu 3,0 % Kupfer und Aluminium. Diese Legierungen werden durch Wärmebehandlung verfestigt. Die Anwendungen dieser Legierungen hängen mit ihrer hohen Festigkeit zusammen. Dazu gehören die Luft- und Raumfahrttechnik, militärische Ausrüstungen und Ausrüstungen für die Kernkraft. Darüber hinaus werden sie in der Bauindustrie sowie bei der Herstellung von Sportgeräten, z. B. Skistöcken und Tennisschlägern, verwendet.
