Manganstahl, auch Hadfield-Stahl und Manganloy genannt, ist eine Legierung aus Stahl und Mangan. Der meiste Stahl enthält ein kleines bisschen – etwa 0.15 bis 0.8 Prozent – Mangan, aber Manganstahl enthält etwa 11 bis 15 Prozent Mangan. Die Zugabe von Mangan zu einer Stahllegierung verleiht ihr viele einzigartige Eigenschaften wie Magnetismusbeständigkeit, Abriebfestigkeit, extreme Haltbarkeit und bessere Oberflächenhärte ohne Erhöhung der Sprödigkeit. Während seine hohe Haltbarkeit in vielen Branchen ein Segen ist, macht es dieses Metall sehr schwer zu bearbeiten und zu bohren, was einen diamantbestückten Bohrer oder eine andere leistungsstarke Bohrmethode erfordert. Das meiste hergestellte und verwendete Mangan wird Stahllegierungen zugesetzt.
Stahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff und enthält normalerweise Spuren anderer Metalle wie Mangan. Die übliche Manganmenge ist gering und trägt dazu bei, dass Stahl zäher wird, sodass er zur Herstellung von Werkzeugen oder im Bauwesen verwendet werden kann. Manganstahl fügt der Mischung eine beträchtliche Menge Mangan hinzu, etwa 11 bis 15 Prozent, aber einige Metallurgen fügen bis zu 25 Prozent Mangan hinzu.
Mangan verleiht in so hoher Menge dem Stahl viele besondere Eigenschaften. Während Mangan selbst magnetisch ist, geht diese magnetische Eigenschaft verloren, wenn Mangan mit Stahl kombiniert wird, wodurch das Metall vollständig magnetismusbeständig bleibt. Die Haltbarkeit und Abriebfestigkeit steigt ebenso dramatisch wie die Härte und Schlagzähigkeit. Während die meisten Legierungen, die die Härte erhöhen, die Sprödigkeit erhöhen, verhindert das Mangan-Additiv, dass Manganstahl dieses Sprödigkeitsproblem erfährt und ermöglicht es ihm, viele Materialien beim Aufprall zu pulverisieren.
Während Haltbarkeit und Härte normalerweise gute Eigenschaften eines robusten Metalls sind, insbesondere eines im Bauwesen verwendeten, sind es diese beiden Eigenschaften, die eine häufigere Verwendung von Manganstahl verhindern. Diese Stahllegierung ist so zäh, dass das Bohren und Schneiden zu neuen Teilen fast unmöglich ist. Selbst diamantbestückte Bohrer haben Schwierigkeiten, in diesen Stahl zu bohren, und das Erhitzen macht diese Legierung stärker als Kohlenstoffstahl. Plasmaschneiden ist eine der wenigen effektiven Möglichkeiten, Manganstahl zu schneiden.
Der Stoff Mangan kommt in der Natur vor, wird aber häufiger durch Erhitzen von Pyrolusit mit Holzkohle hergestellt. Mangan hat viele Verwendungszwecke, aber das meiste Mangan wird hergestellt, um Stahl entweder für normale Stahllegierungen oder für Manganstahl zugesetzt zu werden. Etwa 90 Prozent des gesamten Mangans werden für diesen Zweck hergestellt, der Rest dient zur Erhöhung der Oktanzahl im Gas oder zum Legieren mit anderen Metallen.