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Themenbereich: Stahl

Die Dichte von Stahl

Stahl ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien in unserer modernen Welt. Um das Gewicht von Stahlteilen abschätzen zu können, und einige weitere Eigenschaften zu ermitteln, benötigt man die Dichte von Stahl. In welchem Bereich dieser Wert liegt, und welche Abweichungen es gibt, erfahren Sie hier.

Dichte Stahl
Die Dichte von Stahl entspricht in etwa der von Eisen

Dichte von unterschiedlichen Stahlsorten

Weitaus die meisten Stahlsorten sind unlegierte Stähle oder niedrig legierte Stähle, das heißt, sie bestehen im Wesentlichen aus Eisen und Kohlenstoff. Der Kohlenstoffgehalt ist dabei aber nur sehr gering, bei Stählen liegt er immer unter 2,06 %.

Die Dichte von Stahl liegt daher in einem sehr ähnlichen Bereich wie die Dichte von Eisen, nämlich zwischen 7,85 und 7,87 g/cm³. Die Dichte von Eisen liegt bei 7,874 g/cm³.

Stahlbegleiter

Die sogenannten „Stahlbegleiter“, die in beinahe jedem Stahl in sehr geringen Spuren vorhanden sind, haben kaum einen Einfluss auf die Gesamtdichte von Stahl. Es gibt bei den Stahlbegleitern erwünschte und unerwünschte Begleitstoffe. Die unerwünschten Stoffe, die meist nicht vollständig vermeidbar sind, sind folgende:

  • Schwefel
  • Sauerstoff
  • Stickstoff
  • Wasserstoff

Nur bei Edelstählen, die besonders reine Stähle sind ist ihr Gehalt minimal. Bei allen anderen Stählen kommen Sie als Bruchteile von Prozenten vor.

Erwünschte Begleiter sind dagegen die Elemente:

  • Mangan
  • Kupfer
  • Silizium
  • Nickel

Hoch legierte Stähle

Hoch legierte Stähle enthalten eine größere Menge von Legierungsbestandteilen. Insbesondere die rostfreien Stähle enthalten teilweise bis zu 18 % Chrom, daneben häufig auch die Elemente Nickel, Molybdän und Vanadium.

Selbst das hat nur sehr geringe Auswirkungen auf die Gesamtdichte eines Stahls. Chrom hat ein sehr ähnliche Dichte wie Eisen, nur Nickel und Molybdän sind deutlich dichter als Stahl (8,90 g/cm³ bzw. 10,28 g/cm³). Selbst bei hoch legierten Stählen steigt die Dichte damit nur in sehr geringem Maß.

Die schwersten Stähle

Einige besondere Stahlsorten haben eine abweichende, höhere Dichte. Sie sind damit auch geringfügig schwerer als andere Stahlsorten. Die Abweichungen sind allerdings auch hier nur sehr gering und in der Praxis kaum spürbar.

So hat etwa das bekannte V2A (Werkstoffnummer 1.4301) ein spezifisches Gewicht von 7,9 g/cm³, das verwandte V4A (Werkstoffnummer 1.4571) hat eine Dichte von 8,0 g/cm³ . Mit 8,1 g/cm³ ist der Stahl mit der Werkstoffnummer 1,4529, ein spezieller austenitischer Stahl mit verbesserter Korrosionsfestigkeit eine der schwersten Stahlsorten.

Berechnung des Gewichts eines Werkstücks

Welches Gewicht ein Werkstück oder ein Blech hat, kann man relativ einfach aus dem Volumen berechnen. Multipliziert man das Volumen mit der Dichte, erhält man das Gewicht. Manchmal kann das für statische Berechnungen wichtig sein. Allerdings ist dort auch wichtig, Lage und Konstruktionsweise mit zu berücksichtigen, weil es darauf ankommt, wie ein Gewicht sich verteilt.

Tipps & Tricks
Bei jedem Stahlprofilen sind sämtliche Maße vollständig genormt, das heißt, auch das Gewicht eines solchen Trägers oder Profils ist immer gleich. Hier kann man sich Berechnungen also sparen, und braucht lediglich nachzuschlagen.
Autorin: Johanna Bauer