Spezifisches Gewicht von Stahl
Stahl ist eine Legierung, deren Hauptbestandteile Eisen und Kohlenstoff sind. Der Kohlenstoffgehalt von Stahl liegt dabei unter 2,06 % und ist damit vernachlässigbar.
Das spezifische Gewicht von Stahl bewegt sich daher in etwa im Bereich von Eisen, nämlich bei ca. 7,85 g/cm³ bis 7,87 g/cm³. Zum Vergleich: Eisen hat in seiner Reinform ein spezifisches Gewicht von 7,874 g/cm³.
Grund für die geringen Abweichungen
Weitere Legierungsbestandteile von unlegierten Stählen sind meist sogenannte „Stahlbegleiter“, die nur in Spuren vorkommen. Zu den wichtigsten Stahlbegleitern gehören:
- Schwefel S (unerwünscht)
- Sauerstoff O (unerwünscht)
- Stickstoff N (unerwünscht)
- Wasserstoff H (unerwünscht)
Sie sind meist lediglich in sehr geringen Spuren (Bruchteile von Prozenten) vorhanden. Bei der Stahlerzeugung wird versucht, die unerwünschten Stahlbegleiter so weit wie möglich zu reduzieren, um eine hohe Qualität zu erreichen. Ein besonders reiner Stahl ist Edelstahl.
Die erwünschten Stahlbegleiter werden dagegen in der Regel nicht reduziert. Erwünschte Elemente im Stahl sind:
- Mangan Mn
- Silizium Si
- Kupfer Cu sowie
- Nickel Ni
Durch den Verbleib dieser (ebenfalls nur in sehr geringen Spuren) natürlich vorkommenden Bestandteile im Stahl kann es zu geringfügigen Abweichungen im spezifischen Gewicht der einzelnen Stahlsorten kommen.
Hoch legierte Stähle
Auch hoch legierte Stähle, die viele Nichteisen-Elemente enthalten, weisen in der Regel keine vom oben genannten Rahmen abweichende Dichte auf. Es gibt jedoch einige Ausnahmen, die man kennen sollte. Dabei handelt es sich vor allem um rostfreie Edelstähle. Um einen Stahl rostfrei zu machen, muss eine Legierung mindestens 10,5 % Chrom enthalten. In den meisten Fällen liegt der Chromgehalt jedoch um einige Prozent höher, oft zwischen 16 und 18 Prozent. Hinzu kommen häufig noch andere Elemente wie Nickel oder Molybdän.
Chrom ist etwas leichter als Eisen (spezifisches Gewicht ca. 7,14 g/cm³), Nickel ist mit ca. 8,90 g/cm³ schwerer als Stahl. Molybdän wiegt mit 10,28 g/cm³ sogar deutlich mehr als Stahl. Daher kann es bei einigen Legierungen zu Abweichungen beim spezifischen Gewicht kommen. Einige davon haben wir in der folgenden Tabelle kurz zusammengestellt:
Stahlsorte | Werkstoffnummer | Spezifisches Gewicht in g/cm³ |
---|---|---|
V2A | 1.4301 | 7,9 g/cm³ |
V4A | 1.4571 | 8,0 g/cm³ |
X1NiCrMoCuN25-20-6, (ein Superaustenit, der extrem korrosionsbeständig ist) | 1.4529 | 8,1 g/cm³ |
Diese Ausnahmen sind jedoch Sonderfälle, von denen es nur wenige gibt. Die Abweichungen vom allgemeinen Rahmen sind auch hier gering.