Was sind die Eigenschaften des robustesten Metalls?
Wir werden das Konzept der Metallfestigkeit aus professioneller Sicht untersuchen, die verschiedenen Arten von Festigkeit sowie die Rolle von Zugfestigkeit, Härte, Dichte und Schmelzpunkt bei der Bewertung der Metallfestigkeit diskutieren und den Lesern letztendlich ein umfassendes Verständnis davon vermitteln die Eigenschaften des robustesten Metalls.
Streckgrenze, Druckfestigkeit und Schlagfestigkeit
Die Metallfestigkeit kann anhand von drei Festigkeitstypen bewertet werden: Streckgrenze, Druckfestigkeit und Schlagfestigkeit. Die Streckgrenze ist die maximale Spannung, der ein Metall standhalten kann, bevor es zu einer dauerhaften Verformung kommt. Druckfestigkeit ist die volle Kraft, der ein Metall unter Druck standhalten kann, bevor es sich verbiegt oder zusammenbricht. Die Schlagfestigkeit ist die Menge an Aufprallenergie, die ein Metall absorbieren und seine ursprüngliche Form beibehalten kann. Die Leistung eines Metalls in diesen Bereichen bestimmt seine Gesamtfestigkeit und Eignung für verschiedene Anwendungen.
Die Rolle der Zugfestigkeit bei der Bestimmung der Metallfestigkeit:
Die Zugfestigkeit ist die maximale Belastung, der ein Metall standhalten kann, bevor es beim Auseinanderziehen bricht. Diese Festigkeit ist bei der Bewertung der Metallfestigkeit von entscheidender Bedeutung, da sie die Leistung eines Metalls in Anwendungen beeinflusst, die hohe Zugbelastungen erfordern, wie z. B. in der Bau-, Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie. Die Zugfestigkeit eines Metalls kann mit einer Zugprüfmaschine getestet werden, die eine Kraft auf eine Metallprobe ausübt, bis diese bricht. Die resultierenden Daten bestimmen die Zugfestigkeit des Metalls und stellen eine wesentliche Messgröße für die Bewertung der Metallfestigkeit dar.
Erforschung des Härtefaktors in den stärksten Metallen:
Härte ist eine entscheidende Komponente bei der Bestimmung der mentalen Stärke. Die Härte eines Metalls korreliert mit seiner Verformungs-, Verschleiß- und Abriebfestigkeit. Die Härte eines Metalls kann sich auf seine Festigkeit, Flexibilität und Zähigkeit auswirken und ist daher ein entscheidender Faktor bei der Materialauswahl. Die Härte eines Metalls wird typischerweise mit verschiedenen Methoden gemessen, beispielsweise nach Brinell, Rockwell, Vickers oder Knoop. Die stärksten Metalle sind in der Regel extrem hart und weisen eine hohe Verschleiß- und Verformungsbeständigkeit auf.
Untersuchung der Dichte der stärksten Metalle:
Die Dichte ist ein weiterer entscheidender Faktor für die Bestimmung der mentalen Stärke. Im Allgemeinen sind Metalle mit hoher Dichte tendenziell stärker, da sie dichter gepackte Atome haben, was zu größeren interatomaren Kräften führt. Wolfram beispielsweise ist mit einer Dichte von 19,3 g/cm3 eines der stärksten Metalle und eignet sich daher ideal für industrielle Anwendungen, die eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit erfordern. Der Zusammenhang zwischen Dichte und mentaler Stärke ist bei der Materialauswahl für bestimmte Anwendungen von entscheidender Bedeutung.
Wie der Schmelzpunkt die Festigkeit von Metallen beeinflusst:
Der Schmelzpunkt eines Metalls spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung seiner Festigkeit. Hohe Schmelzpunkte ermöglichen es Metallen, ihre Eigenschaften bei hohen Temperaturen beizubehalten, was sie ideal für Anwendungen mit hoher Festigkeit und Hitzebeständigkeit macht. Wolfram beispielsweise hat einen Schmelzpunkt von 3422 °C, ist fest und hitzebeständig und eignet sich daher ideal für Hochtemperaturanwendungen. Ebenso sind Metalle mit niedrigen Schmelzpunkten möglicherweise nicht für Anwendungen mit hoher Beanspruchung geeignet, da sie sich bei hohen Temperaturen verformen oder schmelzen können, was ihre Gesamtfestigkeit verringert.
Top 10 der stärksten Metalle: Enthüllung der Kraftpakete
Metalle werden aufgrund ihrer Festigkeit und Haltbarkeit häufig im Baugewerbe, in der Fertigung und im Maschinenbau eingesetzt. Wenn Wissenschaftler vom „stärksten Metall“ sprechen, beziehen sie sich auf seine Fähigkeit, äußeren Kräften standzuhalten und Verformungen zu widerstehen. Die Festigkeit eines Metalls wird anhand seiner Streckgrenze, Zugfestigkeit und Härte gemessen. Die Top 10 der stärksten Metalle werden anhand ihres Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht ermittelt, das beide Faktoren berücksichtigt.
Liste der 10 stärksten Metalle
| Metall | Haltbarkeit | Härte (MPa) | Stärke (psi) | Zähigkeit | Hitzebeständigkeit (°F) | Verwendung | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Stahl | Hoch | 1700 - 2400 | Bis zu 370.000 | Hoch | Bis 2750 | Bau, Verteidigung, Fertigung | Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht | Kann korrodieren und rosten |
| Titan | Sehr hoch | 830 - 3420 | Bis zu 63.000 | Hoch | Bis 3034 | Luft- und Raumfahrt, Medizinindustrie, Automobilindustrie | Leicht und stark | Teuer |
| Wolfram | Hoch | 2570 - 3430 | Bis 1510 | Mäßig | Bis 6170 | Militärische, elektrische Anwendungen | Höchster Schmelzpunkt aller Metalle | Spröde |
| Inconel | Hoch | 1200 - 1600 | Bis zu 140.000 | Mäßig | Bis 2200 | Luft- und Raumfahrt, Kernreaktoren | Beständig gegen extreme Hitze und Druck | Schwierig zu formen und zu bearbeiten |
| Chrom | Hoch | 687 - 2000 | Bis zu 283.000 | Mäßig | Bis 4840 | Automobil, Stahlproduktion | Verbessert die Härte anderer Metalle | Giftig beim Erhitzen |
| Vanadium | Mäßig | 628 - 640 | Bis zu 80.000 | Mäßig | Bis 3470 | Stahlproduktion, Luft- und Raumfahrt | Erhöht die Festigkeit von Stahl | Selten und teuer |
| Eisen | Mäßig | 400 - 600 | Bis zu 370.000 | Hoch | Bis 2800 | Bauwesen, Automobil | Reichlich und günstig | Anfällig für Rost |
| Kobalt | Hoch | 700 - 1100 | Bis zu 75.000 | Mäßig | Bis 2723 | Luft- und Raumfahrt, Batterien | Beständig gegen Verschleiß und Korrosion | Giftig beim Einatmen |
| Nickel | Mäßig | 460 - 1250 | Bis zu 80.000 | Mäßig | Bis 2642 | Münzen, Batterien | Korrosionsbeständig | Bei manchen Menschen kommt es zu allergischen Reaktionen |
| Aluminium | Mäßig | 245 - 640 | Bis zu 90.000 | Niedrig | Bis 1220 | Bauwesen, Luft- und Raumfahrt | Leicht und einfach zu verarbeiten | Geringere Festigkeit im Vergleich zu anderen Metallen |
Entdecken Sie die außergewöhnlichen Festigkeitseigenschaften von Edelstahl
Edelstahl ist eine Stahllegierung, die 10,5% oder mehr Chrom enthält und dadurch äußerst korrosionsbeständig ist. Was Edelstahl jedoch auszeichnet, ist seine außergewöhnliche Festigkeit. Durch die Zugabe anderer Metalle wie Nickel, Molybdän und Titan erhält Edelstahl seine einzigartigen mechanischen Eigenschaften wie hohe Streckgrenze und Zugfestigkeit, hervorragende Schlagfestigkeit und gute Flexibilität. Es wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in chirurgischen Instrumenten, Besteck, Architekturverkleidungen und Automobilteilen.
Titan: Ein leichtes, aber unglaublich starkes Metall
Titan ist für sein bemerkenswertes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bekannt, was es zu einem idealen Material für Luft- und Raumfahrt-, Schifffahrts- und Militäranwendungen macht. Es ist 45% leichter als Stahl, aber so stark wie Edelstahl. Seine hohe Flexibilität, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität machen es in der medizinischen Industrie beliebt, wo es in Zahnimplantaten, künstlichen Gelenken und chirurgischen Instrumenten eingesetzt wird. Aufgrund seiner Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen, Strahlung und Chemikalien eignet es sich für Kernreaktoren und Chemieanlagen.
Erschließen Sie die Stärke und Vielseitigkeit von Wolfram
Wolfram ist ein seltenes Schwermetall mit dem höchsten Schmelzpunkt aller Metalle und einer Härte, die mit der von Diamant vergleichbar ist. Es weist eine außergewöhnliche Verschleißfestigkeit, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf und eignet sich daher für die Herstellung von Schneidwerkzeugen, elektrischen Kontakten und Heizelementen. Aufgrund seiner hohen Dichte eignet es sich auch ideal für Strahlenschutz, Gyroskope und Angelgewichte. Die Vielseitigkeit von Wolfram beruht auf seiner Fähigkeit, Legierungen mit anderen Metallen wie Stahl, Nickel und Kupfer zu bilden, was zu verbesserten mechanischen und chemischen Eigenschaften führt.
Untersuchung der Schlagfestigkeit von Chrom
Chrom ist ein silberglänzendes Metall, das hauptsächlich zur Herstellung von Edelstahl verwendet wird. Allerdings wissen nur wenige, dass reines Chrom auch unglaublich hart ist und eine hervorragende Schlagzähigkeit aufweist. Aufgrund seines hohen Schmelzpunkts, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner elektrischen Leitfähigkeit ist es in verschiedenen Industriezweigen einsetzbar, beispielsweise in der Metallurgie, Galvanisierung und Nukleartechnik. Es findet auch Anwendung in Form von Chromkarbidbeschichtungen, die die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit von Metallteilen verbessern.
Untersuchung der einzigartigen Legierungszusammensetzungen hinter den stärksten Metallen
Die außergewöhnliche Festigkeit von Metallen wird häufig durch den Einsatz von Legierungen erreicht – einer Kombination aus zwei oder mehr Metallen oder Nichtmetallen. Die Eigenschaften von Legierungen können je nach Zusammensetzung, Verarbeitungsmethoden und Wärmebehandlungen erheblich variieren. Die stärksten Metalle auf unserer Liste, wie zum Beispiel Edelstahl, Titan, Wolfram und Chrom, sind typischerweise Legierungen, die Zusätze wie Molybdän, Nickel, Vanadium und Kobalt enthalten. Diese Legierungszusammensetzungen verleihen einzigartige mechanische und physikalische Eigenschaften wie hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit.
Die härtesten Metalle der Erde: Ein genauerer Blick
Nickel: Kombiniert Haltbarkeit und Stärke
Nickel ist ein silberweiß glänzendes Metall, das seit langem in verschiedenen Industrien verwendet wird. Obwohl Nickel ein wesentlicher Bestandteil von Edelstahl ist, kann es bei Zugabe auch andere Metalle härten. Durch die Zugabe von Nickel zu Metalllegierungen wie Eisen, Titan und Kupfer kann deren Festigkeit und Haltbarkeit deutlich erhöht werden, was sie ideal für Anwendungen wie Strahltriebwerke, Gasturbinen und Kernreaktoren macht.
Die außergewöhnliche Härte von Magnesiumlegierungen verstehen
Magnesium, eines der leichtesten Metalle, ist hilfreich für Anwendungen, die Festigkeit ohne Gewicht erfordern. Magnesiumlegierungen, bestehend aus Magnesium und anderen Metallen wie Aluminium, Zink und Kupfer, verfügen über hervorragende mechanische Eigenschaften und eignen sich daher ideal für den Einsatz in der Automobilindustrie. Magnesiumlegierungen werden auch in Hochleistungs-Rennwagen und -Flugzeugen verwendet, da ihre Leichtbauweise und ihr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht dazu beitragen, Kraftstoff zu sparen und die Geschwindigkeit zu erhöhen.
Erforschung der dichtesten natürlich vorkommenden Metalle
Einige Metalle kommen in reiner Form in der Natur vor, beispielsweise Gold, Silber und Kupfer. Dazu gehören einige der dichtesten natürlich vorkommenden Metalle wie Osmium und Iridium. Osmium, das doppelt so dick ist wie Blei, wird häufig bei der Herstellung von elektrischen Kontakten, Mikroskopen und Füllfederhalterspitzen verwendet. Mittlerweile wird Iridium, ein äußerst korrosionsbeständiges Metall, häufig in Fertigungsanlagen für industrielle Prozesse verwendet, da es hohen Temperaturen, Verschleiß und rauen chemischen Umgebungen standhält.
Zeigt die beeindruckende hohe Zugfestigkeit von Stahllegierungen
Stahl ist eine Eisenlegierung, die seit langem als eines der wichtigsten Materialien im Bauwesen und in der Infrastruktur gilt. Allerdings führt die Zugabe anderer Elemente wie Kohlenstoff, Chrom, Nickel und Molybdän zu Stahllegierungen zu einer erhöhten Zugfestigkeit und Verschleißfestigkeit. Diese hochfesten Stahllegierungen eignen sich ideal für Anwendungen, die eine hohe Haltbarkeit erfordern, beispielsweise bei der Herstellung von Flugzeugteilen, Brücken und Militärpanzern.
Ein detaillierter Blick auf die Schlagfestigkeit natürlicher Metalle
Metalle kommen in der Natur vor und werden seit der Antike in vielfältigen Anwendungen eingesetzt. Ein solches Metall ist Kupfer, das aufgrund seiner hervorragenden elektrischen und thermischen Leitfähigkeit sowie Festigkeit und Haltbarkeit bei der Herstellung von Elektrokabeln, Sanitärrohren und architektonischen Strukturen verwendet wird. Ein weiteres Beispiel für ein natürliches Metall ist Titan, das leicht und dennoch fest ist und häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie, bei medizinischen Implantaten und bei Schmuck verwendet wird.
Auswahl des richtigen Metalls: Anwendungen hochfester Legierungen
Berücksichtigung der Festigkeitsanforderungen in verschiedenen Branchen
Die Festigkeitsanforderungen variieren je nach Branche erheblich und es besteht ein ständiger Bedarf an Materialien, die den Anforderungen jeder Anwendung gerecht werden. Beispielsweise werden in der Luft- und Raumfahrtindustrie hochfeste Legierungen eingesetzt, um extremen Temperaturschwankungen, Hochdrucksituationen und hohen Belastungen standzuhalten. Im Gegensatz dazu benötigt die Medizingeräteindustrie biokompatible Legierungen, die eine hohe Festigkeit ohne Toxizität oder allergische Reaktionen bieten. Die Automobilindustrie verwendet hochfeste Legierungen für Leichtbaueigenschaften, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.
Untersuchung der Bedeutung der Festigkeit in Luft- und Raumfahrtanwendungen
Luft- und Raumfahrtanwendungen erfordern Materialien, die extremen Bedingungen wie großer Höhe, schnellen Druckänderungen und radikalen Temperaturschwankungen standhalten können. Im Flugzeugbau werden häufig hochfeste Legierungen wie Titan, Stahl und Aluminium verwendet, um strukturelle Integrität und Leistung sicherzustellen. Diese Materialien bieten eine hervorragende Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit und eignen sich daher ideal für kritische Komponenten wie Fahrwerke, Triebwerke und Rumpfstrukturen.
Aufbau von Strukturen mit überragender Festigkeit unter Verwendung hochfester Legierungen
Die Gestaltung von Strukturen, die rauen Bedingungen standhalten, ist für jedes Industrieprojekt von entscheidender Bedeutung. Hochfeste Legierungen sind aufgrund ihrer Festigkeit, ihres leichten Profils und ihrer Korrosionsbeständigkeit beim Bau solcher Anlagen unerlässlich. Diese Legierungen können im Brückenbau, in Gebäudestrukturen und auf Offshore-Bohrinseln verwendet werden, um Sicherheit, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit in rauen Umgebungen zu gewährleisten.
Untersuchung der Nutzung starker Metalle in der Automobilindustrie
Die Automobilindustrie verwendet seit Jahren hochfeste Legierungen, um die Fahrzeugleistung zu verbessern und gleichzeitig die Sicherheitsstandards aufrechtzuerhalten. Fortschrittliche hochfeste Legierungen wie Bor, Kohlenstoff und Magnesium bieten überlegene Festigkeits- und Leichtgewichtseigenschaften und eignen sich daher ideal für den Bau von Fahrzeugrahmen und -komponenten. Diese Legierungen haben auch das Fahrzeuggewicht reduziert und die Kraftstoffeffizienz verbessert, was die Branche umweltfreundlicher macht.
Die Rolle hochfester Legierungen in medizinischen Geräten
Hochfeste Legierungen spielen eine wichtige Rolle in der Medizingeräteindustrie, wo Biokompatibilität und Festigkeit entscheidende Faktoren sind. Zu den häufig verwendeten Legierungen gehören Titan, Kobalt-Chrom und Edelstahllegierungen. Diese Legierungen bieten eine hohe Festigkeit, geringe Toxizität und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eignen sich daher ideal für orthopädische Implantate, Zahnimplantate und Herz-Kreislauf-Stents. Der Einsatz hochfester Legierungen in medizinischen Geräten hat die Patientenergebnisse verbessert und sichere und langlebige medizinische Verfahren gewährleistet.
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So bestimmen Sie die Festigkeit eines Metalls
Verstehen der Tests zur Messung der Metallfestigkeit
Die Festigkeit von Metall kann durch verschiedene Tests bestimmt werden. Die am häufigsten verwendeten Tests sind Zugtests, Drucktests und Schertests. Bei der Zugprüfung wird die Fähigkeit eines Metalls gemessen, Kräften standzuhalten, die es auseinanderziehen, während bei der Druckprüfung die Fähigkeit eines Metalls gemessen wird, Kräften zu widerstehen, die es zusammendrücken. Beim Schertest hingegen wird die Fähigkeit eines Metalls beurteilt, Kräften standzuhalten, die ein Gleiten oder eine Verformung seiner Schichten verursachen. Diese Tests helfen dabei, die Endfestigkeit, Streckgrenze und Bruchfestigkeit eines Metalls zu bestimmen.
Bei der Bewertung der Festigkeit eines Metalls zu berücksichtigende Faktoren
Mehrere Faktoren beeinflussen die Festigkeit eines Metalls. Dazu gehören die Zusammensetzung des Metalls, seine Mikrostruktur und die Verarbeitungsgeschichte. Die Gestaltung des Metalls bezieht sich auf die Art und Menge der darin enthaltenen Legierungselemente. Die Mikrostruktur eines Metalls ist die Anordnung seines Kristallgitters, die von Faktoren wie Abkühlgeschwindigkeit, Wärmebehandlung und Verformung beeinflusst wird. Das Verständnis dieser Faktoren ist für die Vorhersage des mechanischen Verhaltens eines Metalls und seiner möglichen Anwendungen von entscheidender Bedeutung.
Vergleich der Festigkeit verschiedener Metalle
Unterschiedliche Metalle haben unterschiedliche Festigkeiten. Daher ist es notwendig, sie zu vergleichen, bevor das am besten geeignete Material für eine bestimmte Anwendung ausgewählt wird. Der Vergleich kann anhand von Eigenschaften wie Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, Streckgrenze und Bruchzähigkeit erfolgen. Titan weist beispielsweise ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht auf und ist daher ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Im Gegensatz dazu ist Stahl für seine hohe Streckgrenze bekannt und eignet sich daher für schwere Strukturanwendungen.
Häufige Missverständnisse über die Metallfestigkeit
Ein weit verbreitetes Missverständnis ist, dass die Festigkeit eines Metalls ausschließlich durch seine Zusammensetzung bestimmt wird. Wie bereits erwähnt, spielen auch andere Faktoren wie Mikrostruktur und Verarbeitungsgeschichte eine entscheidende Rolle. Ein weiteres Missverständnis besteht darin, dass das wichtigste Metall immer die beste Option für alle Anwendungen ist. In Wirklichkeit hängt das am besten geeignete Metall von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, zu denen Faktoren wie Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und Kosteneffizienz gehören können.
So wählen Sie das richtige Metall für Ihre spezifischen Anforderungen aus
Die Auswahl des geeigneten Metalls für Ihre Anforderungen beginnt mit der Ermittlung der Anwendungsanforderungen. Dazu gehört die Ermittlung der Belastungen und Kräfte, denen das Material ausgesetzt sein wird, sowie die Berücksichtigung von Faktoren wie Korrosionsbeständigkeit und Kosteneffizienz. Anhand dieser Anforderungen können Sie die Eigenschaften verschiedener Metalle und deren Eignung für die Anwendung bewerten. Um eine fundierte Entscheidung treffen zu können, ist die Zusammenarbeit mit einem qualifizierten Metallurgen oder Ingenieur unerlässlich.
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Häufig gestellte Fragen
F: Welches ist das robusteste Metall der Welt?
A: Obwohl es keine eindeutige Antwort auf diese Frage gibt, wird Wolfram oft als eines der stärksten Metalle der Erde angesehen.
F: Welche Eigenschaften machen diese Metalle stark?
A: Diese Metalle besitzen aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit, Streckgrenze, Druckfestigkeit, Schlagzähigkeit und Härte eine überragende Festigkeit.
F: Was ist Edelstahl?
A: Edelstahl ist eine Metalllegierung aus Eisen und Kohlenstoff. Es ist bekannt für seine hohe Korrosionsbeständigkeit und seine Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten.
F: Warum gilt Titan als starkes Metall?
A: Titan ist aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit, seines Schmelzpunkts und seiner Korrosionsbeständigkeit eines der stärksten Metalle.
F: Was ist Wolframcarbid?
A: Wolframcarbid ist ein dichtes Metall, das häufig bei der Herstellung von Schneidwerkzeugen verwendet wird. Es ist eines der härtesten bekannten Metalle und hat einen hohen Schmelzpunkt.
F: Welches ist das robusteste Metall der Welt?
A: Obwohl es keine definitive Antwort gibt, ist Wolfram dafür bekannt, dass es eine der höchsten Zugfestigkeiten aller reinen Metalle aufweist und damit eines der stärksten Metalle auf der Erde ist.
F: Was ist Kohlenstoffstahl?
A: Kohlenstoffstahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff. Aufgrund seiner hohen Festigkeit und Haltbarkeit wird es häufig im Bauwesen und in der Fertigung eingesetzt.
F: Wie hoch ist die Streckgrenze eines Metalls?
A: Unter Streckgrenze versteht man die Fähigkeit eines Metalls, nach einer Verformung in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Es ist ein wesentliches Maß für seine Kraft.
F: Warum gilt Stahl als starkes Metall?
A: Stahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, die ihm eine extrem hohe Festigkeit verleiht. Es wird häufig im Baugewerbe, in der Fertigung und in vielen anderen Anwendungen eingesetzt.
