{"id":6819,"date":"2026-03-23T07:13:35","date_gmt":"2026-03-23T07:13:35","guid":{"rendered":"https:\/\/le-creator.com\/?p=6819"},"modified":"2026-03-23T07:28:10","modified_gmt":"2026-03-23T07:28:10","slug":"what-is-metal","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/le-creator.com\/de\/blog\/what-is-metal\/","title":{"rendered":"Was ist Metall? Definition, Eigenschaften, Arten und Verwendungszwecke"},"content":{"rendered":"
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Was ist Metall? Ein materialwissenschaftlicher Leitfaden zu Definition, Eigenschaften und Klassifizierung<\/strong><\/p>\n

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Schnelle Spezifikationen<\/h3>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Als Metalle klassifizierte Elemente<\/td>\n~91 von 118 bekannten Elementen (IUPAC Periodic Table)<\/td>\n<\/tr>\n
Reichlichstes Metall in der Erdkruste<\/td>\nAluminium 8,1 Gew. 1 Gew<\/td>\n<\/tr>\n
H\u00f6chster Schmelzpunkt (Metall)<\/td>\nWolfram \u00b0C 3.422 \/ 692 \u00b0F<\/td>\n<\/tr>\n
Nur fl\u00fcssiges Metall bei Raumtemperatur<\/td>\nQuecksilber (Hg), 8 Schmelzen bei -383 \u00b0C<\/td>\n<\/tr>\n
Globale Rohstahlproduktion (2024)<\/td>\n1.885 Millionen Tonnen (Weltstahlverband<\/a>)<\/td>\n<\/tr>\n
Stahlrecyclingrate (global)<\/td>\nJ\u00e4hrlich werden etwa 630 Millionen Tonnen recycelt<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

Metalle sind \u00fcberall - von den Tr\u00e4gern, die zur Unterst\u00fctzung von Br\u00fccken verwendet werden, \u00fcber die im Inneren verwendete Verkabelung bis hin zum Geh\u00e4use, das in Ihrem Telefon verwendet wird. Obwohl Sie mit den Namen und Verwendungszwecken vertraut sein m\u00f6gen, w\u00fcrden die meisten Menschen hart dazu gedr\u00e4ngt, auf atomarer Ebene eine Erkl\u00e4rung dar\u00fcber abzugeben, was ein Material zu einem Metall macht. Dieser Leitfaden zielt darauf ab, genau das zu erkl\u00e4ren - was ist Metall, welche Eigenschaften erm\u00f6glichen es ihm, sich f\u00fcr die Klassifizierung zu qualifizieren, auf welche Weise unterscheiden sich die Hauptkategorien und welche Branchen sind ihre Wahl? Im Folgenden finden Sie eine Zusammenstellung vieler Materialdatenquellen, die die notwendigen Informationen f\u00fcr einen angehenden Fertigungsingenieur oder einen Materialwissenschaftler in der Planungsphase liefern sollen.<\/p>\n

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Was ist Metall? Definition und Atomstruktur<\/h2>\n

\"Was<\/p>\n

Ein Metall ist ein Stoff - entweder in seiner elementaren Form, eine Legierung oder Verbindung - der Strom leitet, W\u00e4rme leitet, Licht reflektiert und der ohne Bruch verformt werden kann Von den 118 Elementen aufgelistet von IUPAC<\/a> Im Periodensystem sind etwa 91 typischerweise metallisch unterschiedlicher Abstammung und ein umfangreiches Sortiment.<\/p>\n

Woraus bestehen Metalle auf atomarer Ebene? alle Atome von Metallatomen haben einen Kern (Protonen und Neutronen), der von H\u00fcllen von Elektronen umgeben ist, aber es ist die Tatsache, dass das Atom seine Valanzelektronen locker h\u00e4lt, die es zu einem metallischen Element macht, und wenn sich eine gro\u00dfe Anzahl von Atomen zusammensetzt, k\u00f6nnen die delokalisierten freien Elektronen ihr Mutteratom verlassen und in eine kollektive Zahl eintreten, das sogenannte \u2018electronsea\u2019-Modell, das Anfang der 1900 er Jahre vom Physiker Paul Drde vorgeschlagen wurde.<\/p>\n

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Technische Anmerkung<\/strong><\/p>\n

Metallische Bindung geschieht, wenn alle Kationenkerne der physikalisch platzierten Atome im Gitter sind, w\u00e4hrend sich die \u2018umherziehenden\u2019 Elektronen zwischen ihnen bewegen Dies erkl\u00e4rt die elektrischen Eigenschaften (ein fehlender Widerstand gegen einen elektrischen Strom, da sich die Elektronen frei bewegen), die elektrischen Eigenschaften (fehlender Widerstand gegen einen elektrischen Strom, da sich die Elektronen frei bewegen), die Unf\u00e4higkeit des Materials, beim Erhitzen oder Schlagen zu zersplittern (die Elektronen \u2018wirken\u2019 wie eine D\u00e4mpfung, die mit einer schwappenden Fl\u00fcssigkeit gef\u00fcllt ist, die es den Atomschichten erm\u00f6glicht, aneinander vorbei zu gleiten, ohne zu brechen) und die Energie, die ben\u00f6tigt wird, um die Bindungen zu brechen, von 100 bis 800 kJ\/mol, abh\u00e4ngig von der Anzahl anderer Elektronen in der letzten Schale und dem Radius der letzten Schale der letzten Schale.<\/p>\n<\/div>\n

Wegen der Gleichm\u00e4\u00dfigkeit des das Ionengitter nach allen Richtungen zentrierenden Electronseas neigen Metalle bei Anwendung bei Raumtemperatur zu ihrer festen Form, eine Ausnahme bildet der Merkur mit ungew\u00f6hnlich schlaffen metallischen Bindungen, die ihn bei nur 38,83 C schmelzen lassen.<\/p>\n

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Schl\u00fcsseleigenschaften von Metallen und Chemikalien<\/h2>\n

Metalleigenschaften fallen in grobe physikalische und chemische Klassifikationen Das Studium der Eigenschaften des Metalls hilft Design - und Fertigungsingenieur zu entscheiden, welche Materialien f\u00fcr jedes Projekt am besten geeignet w\u00e4ren.<\/p>\n

Physikalische Eigenschaften<\/h3>\n
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Eigentum<\/th>\nDefinition<\/th>\nTop-performer<\/th>\nGemessener Wert<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Elektrische Leitf\u00e4higkeit<\/td>\nF\u00e4higkeit, Strom zu leiten<\/td>\nSilber (Ag)<\/td>\n6,30 \u00d7 107 S\/m<\/td>\n<\/tr>\n
W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/td>\nF\u00e4higkeit, W\u00e4rme zu leiten<\/td>\nSilber (Ag)<\/td>\n429 W\/(m\u00b7K)<\/td>\n<\/tr>\n
Malleabilit\u00e4t<\/td>\nVerformung unter Druck ohne Bruch<\/td>\nGold (Au)<\/td>\nKann auf 0,1 \u00b5m Dicke geh\u00e4mmert werden<\/td>\n<\/tr>\n
Duktilit\u00e4t<\/td>\nVerformung unter Zugspannung (zu Draht gezogen)<\/td>\nGold (Au)<\/td>\n1 Unze in 80 km Draht gezogen<\/td>\n<\/tr>\n
Schmelzpunkt<\/td>\nTemperatur, bei der Feststoff fl\u00fcssig wird<\/td>\nWolfram (W)<\/td>\n3.422 \u00b0C<\/td>\n<\/tr>\n
H\u00e4rte<\/td>\nWiderstand gegen Oberfl\u00e4cheneinkerbung<\/td>\nChrom (Cr)<\/td>\n8,5 Mohs-Skala<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

Eine hohe thermische und elektrische Leitf\u00e4higkeit von Metallen hat eine gemeinsame Erkl\u00e4rung - delokalisierte Elektronen k\u00f6nnen die Ladung bei anliegender Spannung mit geringem Widerstand tragen; Silber hat mit 6,30 10 S\/m die h\u00f6chste elektrische Leitf\u00e4higkeit aller Elemente an der Spitze der Liste. Es kostet jedoch 10 bis 1\/100 des Kupferpreises pro Kilogramm und ist daher nicht kommerziell f\u00fcr den Einsatz beispielsweise in elektrischen Leitungen geeignet Kupfer bleibt einer der Hauptleiter f\u00fcr Strom und W\u00e4rme in der Industrie und liefert eine vergleichbare Leistung zu einem Bruchteil der Kosten.<\/p>\n

Die Bl\u00e4sse und Duktilit\u00e4t sind abh\u00e4ngig von der Kristallstruktur des Materials, existieren Metalle mit kubisch-fl\u00e4chenzentrierter (FCC) Struktur, wie Gold, Silber, Kupfer und Aluminium, haben mehr Gleitsysteme, so k\u00f6nnen viele seiner Atomebenen gleiten Metalle, die mit einer kubisch-raumzentrierten (BCC) Struktur wie Wolfram und Eisen existieren, haben weniger Gleitsysteme, was zwar h\u00e4rter als FCC-Metalle macht, aber keinen Prozess wie Kaltarbeit erlaubt, was sie wiederum weniger duktil macht Metalle mit einer hexagonalen Nahpackstruktur (HCP) wie Zink und Titan stehen an einer Kreuzung zwischen den beiden oben genannten.<\/p>\n

Chemische Eigenschaften<\/h3>\n

Auf chemischer Ebene neigen Metalle dazu, bei Reaktionen Elektronen zu verlieren und positiv geladene Ionen zu bilden. Bei diesen Prozessen handelt es sich um gepr\u00e4gte Oxidation. Alkalimetalle wie Natrium und Kalium sind besonders mit Wasser \u00e4u\u00dferst reaktiv, w\u00e4hrend Gold oder Silber fast vollst\u00e4ndig korrosionsbest\u00e4ndig sind. Der Block von Elementgruppen, sogenannte \u00dcbergangsmetalle, bei denen alle Elektronen mit der h\u00f6chsten Energie in d-Orbitalen den gr\u00f6\u00dften Teil des Periodensystems ausmachen und Chrom, Kupfer und Molybd\u00e4n umfassen. Ihre Kombination aus Reaktivit\u00e4t und Stabilit\u00e4t liefert die Arbeitstiere industrieller Metallmetalle werden in der Reaktivit\u00e4tsreihe von der h\u00f6chsten bis zur geringsten Reaktivit\u00e4t eingestuft.<\/p>\n

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\ud83d\udca1<\/span> Pro-Tipp<\/strong><\/div>\n

Nicht alle Metalle sind magnetisch Die einzigen, die es sind, werden bei Raumtemperatur charakteristischen Ferromagnetismus zeigen Eisen, Kobalt und Nickel tun es, aber Aluminium, Kupfer und Gold nicht, obwohl es elektrische Leiter von h\u00f6chster Qualit\u00e4t sind Das bedeutet, dass bei der Herstellung empfindlicher elektronischer Ger\u00e4te oder Magnetresonanztomographieger\u00e4te (MRT), bei denen die Einheiten von Magnetfeldern in der N\u00e4he nicht beeinflusst werden m\u00fcssen, die Auswahl des geeigneten Metalls von entscheidender Bedeutung ist.<\/p>\n<\/div>\n

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Arten von Metallen eisenhaltig, nicht eisenhaltig und Legierungen<\/h2>\n

\"Arten<\/p>\n

Industriemetalle k\u00f6nnen grob in zwei, seltener drei Gruppen eingeteilt werden, je nachdem, ob es sich um Eisenmetalle, Nichteisenmetalle oder Legierungen handelt. Die Anforderungen f\u00fcr die Verwendung jedes Typs sind dann anwendungsspezifisch im Hinblick auf Kosten, Gewicht, Festigkeit und Korrosionsbest\u00e4ndigkeit.<\/p>\n

Eisenmetalle<\/h3>\n

Eisenmetalle enthalten verschiedene Legierungen aus Eisen. \u00dcbliche sind Gusseisen (eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 4,51 TP3 T), (mit einer Zusammensetzung von etwa 0,002,141,TP3 T (oder 0,0221,4 g\/kg oder 20,21400 ppm) Kohlenstoff, der die Eigenschaften des haupts\u00e4chlich Eisen macht). Bericht der World Steel Association 2024<\/a> Die j\u00e4hrliche weltweite Rohstahlproduktion erreicht 1.885 Millionen Tonnen. Kohlenstoffstahl wird mit 0,2-2,11 TP3 T nach Gewicht Kohlenstoff in der Gleichung gebildet (via ASTM A941<\/a>) und gegossen wird, entsteht durch den Kohlenstoffgehalt von \u00fcber 21 TP3 T eine Produktion von Gusseisen, das spr\u00f6de, aber hoch gie\u00dfbar ist.<\/p>\n

Nichteisenmetalle<\/h3>\n

Nichteisen enth\u00e4lt kein Eisen Dazu geh\u00f6ren Aluminium, Kupfer, Zink, Titan, Nickel und Gold sowie Silber. Die mit Abstand gr\u00f6\u00dfte ist Aluminium, das im Jahr 2024 um 1183,9 Milliarden US-Dollar w\u00e4chst und im Jahr 2033 bei einer CAGR von 4,21 TP3 T 1746,9 Milliarden US-Dollar erreicht. Die treibende Kraft hinter dem Anstieg ist die Nachfrage in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie, wo ihre Leichtigkeit, die aus einer Dichte von 2,70 g\/cm2 besteht, unter der von bis zu 7,85 g\/cm2 liegt, die Leichterung von Fahrzeugen ausmacht, da diese das Fusionspotenzial einer Unze bei eingespartengewicht (mit eingespart) teilen. Marktbericht der IMARC-Gruppe<\/a>).<\/p>\n

Legierungen<\/h3>\n

Legierungen werden gebildet, wenn zwei oder mehr Elemente in einem bestimmten, festgelegten Verh\u00e4ltnis gemischt werden. Mindestens ein Element ist ein Metall. Legierungen werden so konstruiert, dass sie die gew\u00fcnschte Qualit\u00e4t oder Intensit\u00e4t aufweisen, die mit den Eigenschaften eines einzelnen Elements nur schwer zu erreichen ist. Beispielsweise bietet Messing Eigenschaften, die h\u00e4rter als Kupfer oder Zink sind einzeln, zusammen mit einer besseren Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, wobei Bronze eine Legierung aus Zinn und Kupfer ist, und die Zugabe von Chrom (10,5%) zu Stahl, um rostfreie St\u00e4hle zu ergeben, bedeutet eine Schicht aus sch\u00fctzenden Oxidformen, was bedeutet, dass das Metall selbst nicht rostet.<\/p>\n

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Kategorie<\/th>\nBeispiele<\/th>\nDichtebereich<\/th>\nKorrosionsbest\u00e4ndigkeit<\/th>\nPrim\u00e4re Verwendung<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Eisenhaltig<\/td>\nKohlenstoffstahl, Gusseisen, Edelstahl<\/td>\n7,20 \u201385 g\/cm\u00b3<\/td>\nNiedrig (au\u00dfer Edelstahl)<\/td>\nBauwesen, Automobil, Schwermaschinen<\/td>\n<\/tr>\n
Nichteisen<\/td>\nAluminium, Kupfer, Titan, Zink<\/td>\n1,74 8,96 g\/cm\u00b3<\/td>\nM\u00e4\u00dfig bis ausgezeichnet<\/td>\nLuft - und Raumfahrt, Elektronik, medizinische Implantate<\/td>\n<\/tr>\n
Legierungen<\/td>\nMessing, Bronze, legierter Stahl, Inconel<\/td>\nVariiert je nach Zusammensetzung<\/td>\nDurch Legierungselemente abgestimmt<\/td>\nFeinmechanik, Marine, chemische Verarbeitung<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

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G\u00e4ngige Metallbeispiele und industrielle Anwendungen<\/h2>\n

\"G\u00e4ngige<\/p>\n

Verschiedene Metalltypen erf\u00fcllen unterschiedliche Bauanforderungen, wie unten f\u00fcr verschiedene Beispiele gezeigt.<\/p>\n

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Metall<\/th>\nSchl\u00fcsseleigenschaft<\/th>\nPrim\u00e4re Anwendungen<\/th>\nJ\u00e4hrliche Produktion<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Stahl<\/td>\nHohe Zugfestigkeit (250 \u2013 2.000 MPa)<\/td>\nBauwesen, Kfz-Rahmen, Rohrleitungen<\/td>\n1.885 Mio. Tonnen (2024)<\/td>\n<\/tr>\n
Aluminium<\/td>\nGeringe Dichte (2,70 g\/cm\u00b3), Korrosionsbest\u00e4ndigkeit<\/td>\nLuft - und Raumfahrt, Verpackung, EV Batteriegeh\u00e4use<\/td>\n~70 M Tonnen (IAI est)<\/td>\n<\/tr>\n
Kupfer<\/td>\nElektrische Leitf\u00e4higkeit (5,96 \u00d7 107 S\/m)<\/td>\nVerkabelung, Sanit\u00e4r, W\u00e4rmetauscher<\/td>\n~22 M Tonnen (ICSG)<\/td>\n<\/tr>\n
Titan<\/td>\nFestigkeits-Gewichts-Verh\u00e4ltnis, Biokompatibilit\u00e4t<\/td>\nStrahltriebwerke, medizinische Implantate (Ti-6Al-4 V)<\/td>\n~0,2 M Tonnen<\/td>\n<\/tr>\n
Zink<\/td>\nKorrosionsschutz (Verzinkung)<\/td>\nStahlbeschichtung, Druckguss, Legierungen<\/td>\n~13 M Tonnen<\/td>\n<\/tr>\n
Nickel<\/td>\nHohe Temperaturstabilit\u00e4t, Korrosionsbest\u00e4ndigkeit<\/td>\nEdelstahl, Superlegierungen, EV-Batterien<\/td>\n~3,3 M Tonnen<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

Metallrecycling ist ein stetig wachsender Abschnitt der globalen Lieferkette. Daten des Bureau of International Recycling (BIR) 2024<\/a> Schlagen Sie vor, dass jedes Jahr etwa 630 Millionen Tonnen recycelter Stahl in die Herstellung neuer St\u00e4hle einflie\u00dfen; Dieses Recycling verhindert die Freisetzung von 950 Millionen Tonnen CO-Emissionen. Allein in den USA macht recycelter Stahl 69,21 TP3 T Rohstahlproduktion aus, eine der h\u00f6chsten Mengen an recyceltem Stahl unter den gro\u00dfen Volkswirtschaften der Welt.<\/p>\n

\u00c4hnlich hat am Nichteisenabschnitt das Recycling von Nichteisenmetallen wie Aluminium seinen Anteil gewonnen W\u00e4hrend Eisenmaterial beim Recycling leicht oxidiert und an Qualit\u00e4t verliert, k\u00f6nnen Nichteisenmetalle ohne Materialabbau ad infinitum recycelt werden Das Recycling von Aluminium w\u00fcrde nur etwa 51TP3 T der Energie verbrauchen, um Aluminium aus dem Bauxiterz und der Schmelze zu gewinnen.<\/p>\n

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Metalle vs. Nichtmetalle vs. Metalloide<\/h2>\n

Alle Elemente des Periodensystems liegen in drei gro\u00dfen Kategorien, die Metalle, Nichtmetalle und Metalloide sind Eine diagonal von Bor (B, Nummer 5) nach Polonium (Po, Nummer 84) verlaufende Treppenstufenlinie teilt das Periodensystem in zwei Teile, links liegen die Metalle, rechts die Nichtmetalle entlang der Oberseite, unterer Teil der Diagonale geh\u00f6rt zu den Metalloiden.<\/p>\n

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Eigentum<\/th>\nMetalle<\/th>\nNichtmetalle<\/th>\nMetalloide<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Elektrische Leitf\u00e4higkeit<\/td>\n106 \u2013 108 S\/m (Leiter)<\/td>\n10 -\u00b9\u00b2 10 -4 S\/m (Isolatoren)<\/td>\n10 -6 \u2013 10\u00b3 S\/m (Halbleiter)<\/td>\n<\/tr>\n
Malleabilit\u00e4t<\/td>\nMalleable und duktil<\/td>\nSpr\u00f6de in fester Form<\/td>\nVariiert; im Allgemeinen spr\u00f6de<\/td>\n<\/tr>\n
Verklebung<\/td>\nMetallische Bindung (Elektronenmeer)<\/td>\nKovalente oder ionische Bindung<\/td>\nKovalente Bindung mit metallischem Charakter<\/td>\n<\/tr>\n
Erscheinung<\/td>\nMetallischer Glanz (gl\u00e4nzend)<\/td>\nStumpf oder abwechslungsreich<\/td>\nKann metallischen Glanz haben<\/td>\n<\/tr>\n
Schl\u00fcsselbeispiele<\/td>\nEisen, Kupfer, Aluminium, Gold<\/td>\nSauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Kohlenstoff<\/td>\nSilizium, Germanium, Arsen, Bor<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

Uinter-alian.<\/p>\n

Metalloide sind besonders interessant, weil sie zwei Dom\u00e4nen verbinden Silizium-elektrisch hat eine Leitf\u00e4higkeit von ungef\u00e4hr 1,56 10 S\/m. Das (oder jedes \u00dcbergangselement) hat eine Leitf\u00e4higkeit Jahrzehnt die von Kupfer (5,96 10 S\/m), aber Millionen Mal die von Schwefel (nahe Null Leitf\u00e4higkeit) bedeutet nicht Mittelm\u00e4\u00dfigkeit; es bietet die M\u00f6glichkeit, die Welt mit einer Schicht von Silizium zu verkabeln der Preis eines Motels Die globale Siliziumindustrie war mehr wert als US $600 Milliarden.<\/p>\n

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\ud83d\udca1<\/span> Pro-Tipp<\/strong><\/div>\n

Metalloide zeigen \u201cmittelm\u00e4\u00dfiges Metall\u201d - Status. Die halbleitenden Eigenschaften ihres Elements machen sie zu Wirkstoffen f\u00fcr Komponenten wie Transistoren, Solarzellen, PC-Chips Ohne Silizium und Germanium w\u00e4re modernes Rechnen unm\u00f6glich.<\/p>\n<\/div>\n

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ages Vorteile von Metallen<\/strong><\/p>\n