Die Dichte von Stahl

Die Dichte von Stahl ist ein Wert, der sehr häufig nachgeschlagen wird. Grundsätzlich liegt der Wert zwischen 7850 und 7870 Kilogramm pro Kubikmeter. Wie Stahl definiert wird und welche anderen Werte haben wir in diesem Artikel zusammengefasst.

Was ist die Dichte von Stahl?

Die Dichte von Stahl beträgt 7850-7870 kg/m³ (7,85-7,87 g/cm³).

Definition von Stahl

Stahl bezeichnet alle metallischen Legierungen, deren Hauptbestandteil Eisen ist und deren Kohlenstoffgehalt i.d.R. 2,06 % nicht übersteigt.

Die klassische Definition von Stahl ist eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die weniger als 2,06 % (Masse) Kohlenstoff enthält. Chemisch betrachtet handelt es sich bei dem Werkstoff Stahl um eine Legierung aus Eisen und Eisenkarbid. In der DIN EN 10020 wird der Stahl als ein Werkstoff, dessen Massenanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elements, dessen Kohlenstoffgehalt im Allgemeinen kleiner zwei Gewichtsprozent ist. Wird der Anteil von Kohlenstoff höher, dann spricht von Gusseisen.

Wie berechnet man die Dichte von Stahl?

Praktischerweise ändert sich die Dichte von Stahl nicht und du kannst die Dichte ganz einfach Tabellen im Internet oder Fachbüchern entnehmen. Berechnen kannst du die Dichte von Stahl mithilfe der Dichteformel: p = m/V. Wobei p für die Dichte steht, m für die Masse und V das Volumen des Stoffes angibt. Hast du also das Volumen und die Masse gegeben, so kannst du die Dichte berechnen. Mit der Mathematik aus der Schule, kannst du auch die Masse oder das Volumen berechnen, falls diese Werte nicht bekannt sind. Einfach die Formel etwas umstellen.

Die Einheit, in der die Dichte von Stahl angegeben wird, ist Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³). Zwar sind die Werte etwas hoch, aber theoretisch korrekt angegeben. Für andere Vergleiche können auch die Werte von Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) angeben werden, dann sind die Werte auch nicht so hoch. In der folgenden Tabelle haben wir dir die wichtigsten Werte zusammengefasst:

Bei der Umrechnung von Einheiten erleichtern dir Onlinerechner die Arbeit. Außerdem kannst du diese meist auch zur direkten Berechnung von anderen Werten wie der Masse oder dem Volumen verwenden.

Warum ist die Dichte von Stahl relevant?

Die Dichte beschreibt die physikalische Eigenschaft von Stoffen, die mit der Masse und dem Volumen zusammenhängt. Konkret bezeichnet die Dichte die Massenkonzentration, also wie viele Teilchen sich auf einem bestimmten Raum befinden. Das Besondere dieser drei Eigenschaften sind ihre Ortsunabhängigkeit, d.h., dass die Dichte, die Masse und das Volumen eines Materials auf der Erde, im Weltraum oder auf dem Mond immer gleich sind.

Die Dichte ist eine wichtige Eigenschaft eines Stoffes, da sie Auswirkungen auf die Beschaffenheit eines Werkstoffes hat. So beeinflusst sie zum Beispiel die Zugfestigkeit und Bruchzähigkeit eines Materials. Abhängig vom Verwendungszweck muss die Zugfestigkeit und Bruchzähigkeit berücksichtigt werden und dadurch hat die Dichte einen wichtigen Stellenwert im Industriealltag.

Arten von Stahl

Das Deutsche Institut der Normung unterscheidet in der DIN EN 10020 zwischen zwei Hauptgüteklassen:

• Qualitätsstahl
• Edelstahl

Heute werden ca. 2500 verschiedene Stahlsorten hergestellt. Die Stahlwerkstoffe werden nach den Legierungselementen, den Gefügebestandteilen und den mechanischen Eigenschaften eingeteilt.

Unlegierte Stähle

Als unlegierte Stähle bezeichnet man Stahl, der neben Eisen nur natürliche Begleiter wie Schwefel, Mangan und Phosphor enthalten. Diese wiederum werden unterteilt in Stahlwerkstoffe, die zur späteren Wärmebehandlung und nicht für eine Wärmebehandlung vorgesehen sind. Der Wert des Kohlenstoffs muss bei unlegiertem Stahl zwischen 0,05 bis maximal 2 % liegen.

Niedriglegierte Stähle

Die Werte für niedriglegierter Stahl liegen für die Summe der Legierungselemente zwischen 1 % und 5 %. Niedriglegierte Stähle haben grundlegend andere Eigenschaften als unlegierte Stähle. Technisch wichtig ist die wesentlich bessere Eignung von niedriglegiertem Stahl zur Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften durch Wärmebehandlung und mit speziellen Legierungskombinationen auch die erhöhte Warmfestigkeit.

Hochlegierte Stähle

Als hochlegierter Stahl gilt, wenn mindestens ein Legierungselement die 5%-Grenze übersteigt. Der Sonderling hochlegierte Stahl hat die Eigenschaft der Zunderbeständigkeit, Warmfestigkeit, Rostbeständigkeit oder besondere physikalische Eigenschaften können nur durch hochlegierte Stähle erzeugt werden.

Einteilung nach Anwendungsgebieten

Eine andere Einteilungsart ist nach den Eigenschaften für die Verwendung und die daraus resultierenden Einsatzbereiche. So wird der Stahl auch in folgenden Anwendungsgebiete unterteilt:

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Wie verhält sich die Dichte des Stahls im Vergleich zu anderen Stoffen?

Nicht überall kann man sich das Gewicht von Stahl leisten. Daher werden in Branchen, in denen der Fokus auf eine Leichtbauweise liegt, auf Werkstoffe geachtet, die eine geringere Dichte als Stahl haben. Nachteil von einer geringeren Dichte sind die Beeinflussung von Festigkeit und Härte. Für den Vergleich zu anderen wichtigen Werkstoffen haben wir die Werte in folgender Tabelle zusammengefasst.