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Eisen hat eine hohe Dichte
und deshalb ist es recht schwer. Ein Leichtgewicht unter den Metallen ist dagegen Aluminium, dasüber nur ein Drittel von Eisen wiegt. Durch Beimischen von anderen Stoffen wie Silizium oder Titan lassen sich Festigkeiten erzielen, die denen von Stählen kaum nachstehen! Warum also nicht den ganzen Stahl auf den Schrott werfen?
Die neue Alu-Leichtigkeit
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im Bergsport - sie lebe hoch? Bevor wir das Eisenzeug in die Tonne treten, lohnt ein Blick auf die reale Anwendung: Auf dem Markt gibt es mittlerweile einen Eispickel mit gerade mal 200 Gramm! Das ganze Teil - Schaft und Haue - ist aus Aluminium. Aber: Viel Spaß bei dem vergeblichen Versuch, die Haue im harten Eis zu versenken. Geht nicht!
Denn zum Eindringen der Haue braucht der Pickel erstens ordentlich Zug und damit Gewicht, und er muss scharf geschliffen sein und die Schärfe möglichst lange halten.
Die Schnitthaltigkeit von Alu-Schneiden lässt sehr zu wünschen übrig. Weshalb Alu- Hauen schnell stumpf werden. Falls es uns gelingen sollte, die Alu-Haue immer wieder ins Eis zu dreschen, würden wir sie zudem beim Hin und Her des Lösens recht schnell abbrechen.
Solche Schwellbelastung - eine sich häufig wiederholende Krafteinleitung - kann den hochfesten Alu-Legierungen recht schnell den Garaus machen, es kommt zum Ermüdungsbruch.
Bei einer Westalpentour mit zünftiger Gratkletterei im harten Granit, gespickt mit glasharten Eisaufschwüngen: Für den, der hier die "Superleicht"- Steigeisen aus Alu-Legierung am Schuh hat, wird's brandheiß! Die alsbald rund gekletterten Zacken dringen nicht ins Eis ein, sondern kratzen nur an der Oberfläche.
Korrosionsbeständigkeit
ist das nächste Thema. Reines Aluminium schützt sich gut gegen Korrosion durch die Ausbildung einer dünnen Oxidschicht. Bei den meisten hochfesten Alu- Legierungen ist die Bildung der schützenden Oxidschicht allerdings gestört. Die Ausrüstung kann dann korrosionsgefährdet sein.
Zwar können die Aluteile eloxiert d.h. extra mit einer schützenden Oxidschicht überzogen werden. Aber die Schicht ist dünn und bei mechanischer Belastung schnell heruntergekratzt. Hochfeste Alu-Legierungen sind also in aggressiven Umgebungen fehl am Platz.
Taugt also Leichtmetall
für den Bergsport nicht? Weit gefehlt. In vielen Bereichen des Bergsports sind Alu-Legierungen genau richtig. Auf die Anforderung kommt es an! Als Spazierstockpickel beim Wandern im Firn ist der Superleichtpickel völlig ausreichend. Und für den Gipfelanstieg eines Skitourengehers über einen steilen Firnhang sind Alu-Steigeisen durchaus in Ordnung.
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Ein weiteres Beispiel für den sehr gelungenen Einsatz von Alu-Legierungen sind Lawinenschaufeln. Aluschaufeln sind stabiler als die Plastikkollegen und kaum schwerer.
Stahl
wird bei häufig wiederkehrenden Belastungen (Schwellbelastungen) eingesetzt oder in aggressiven Umgebungen. Stähle verfügen über eine sehr hohe Festigkeit. Durch spezielle Wärmebehandlung lässt sich die Härte von Stählen beträchtlich steigern!
Mittels einer weiteren Wärmebehandlung erhält der harte Stahl zudem eine gewisse Zähigkeit. So vergütete Stähle überstehen viele Lastwechsel, bevor es zu Ermüdungsbrüchen kommen kann. Voraussetzung ist außerdem eine ausreichende Dimensionierung des Bauteils und ein kluges Design mit runden Übergängen ohne Kerben.
Als Beispiel für hohe Lastwechsel stellen wir uns einen Bergsteiger in einer 1000-Meter- Eiswand vor. Die Frontalzacken der Steigeisen müssen immer und immer wieder den Eiskletterer tragen. Gut konstruierte und richtig verarbeitete Steigeisen aus dem passenden Stahl halten der Belastung auch in mehreren Eiswänden mühelos stand.
Reines Eisen
und einfacher Stahl sind nicht korrosionsbeständig, sondern beginnen auch in normaler Umgebung sofort zu rosten. Unter den 2500 verschiedenen Stählen gibt es allerdings auch eine Vielzahl, die korrosionsbeständig sind. Zum Beispiel Messer, Gabeln und Löffel in der heimischen Schublade haben einen hohen Anteil an Chrom und Nickel und sind deshalb "rostfrei".
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Um Stähle zu erhalten, die in noch aggressiveren Umgebungen - z.B. im Küstenbereich - dauerhaft beständig sind, muss tiefer in die Trickkiste des Legierens gegriffen werden.
Durch die Zugabe von Molybdän oder/und Titan ist der Bohrhaken aus HCR-Stahl (high corrosion resistant) auch noch nach Jahrzehnten im Küstenbereich sicher und belastbar.
Ein Beispiel für den sehr gelungenen Einsatz von Stahl sind Eisschrauben. Die müssen sich herzhaft ins Eis beißen - also richtig scharf sein, und das möglichst lange Zeit, also über eine gute Schnitthaltigkeit verfügen.
Zudem soll die Wandstärke möglichst gering sein, sonst braucht der Eiskletterer unnötig Kraft, um die Schraube ins Eis zu setzen. Bei Eisschrauben punktet Stahl voll: dünnwandig, stark und scharf! Bei der Wahl der optimalen Metalllegierung kommt es also vor allem auf die Anwendung an.
Text: Dieter Stopper
Aus ALPIN 04/09
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