Überblick über Edelstahl Rostfrei

Der Begriff Edelstahl bezeichnet Stähle mit einem hohen Reinheitsgrad, deren Eigenschaften durch Hinzulegieren von geeigneten Stahlveredlern verbessert werden können. Im Volksmund wird der Begriff Edelstahl oft für nichtrostenden Stahl verwendet. Ganz korrekt ist das jedoch nicht. Zu den sogenannten Edelstählen gehören nämlich auch die Gruppen Edelbaustahl, Wälzlagerstahl, Schnellarbeitsstahl und Werkzeugstahl, die ganz andere Gebrauchseigenschaften aufweisen als der eigentliche Edelstahl Rostfrei.

Edelstahl Rostfrei kann hingegen als Sammelbegriff für alle nichtrostenden Stähle mit besonderer Beständigkeit gegen chemisch angreifende Stoffe dienen. Das Element mit dem größten Anteil ist Eisen (Fe). Somit handelt es sich um eine Eisenbasislegierung mit einem Mindestlegierungsanteil von 10,5% Chrom (Cr) und einem Massenanteil von höchstens 1,2% Kohlenstoff (C). Der Bestandteil Chrom ist hauptverantwortlich für die Beständigkeit gegen Korrosion. Ursache hierfür ist eine chromreiche Metalloxidschicht (Passivschicht), die als Barriere zwischen der Legierung und dem umgebenden Medium fungiert. Im Falle einer Beschädigung stellt sie sich unter dem Einfluss von Sauerstoff selbstständig wieder her.

Werkstoffe

Der Kohlenstoffanteil muss möglichst gering gehalten oder durch Stabilisierungselemente wie Titan (Ti) oder Niob (Nb) gebunden werden, weil Chrom ein starker Karbidbildner ist.

Chromkarbidbildung:
Darunter versteht man die Reaktion von Chrom mit Kohlenstoff. Im Gefüge des Edelstahls entstehen somit chromarme Zonen, die nicht mehr korrosionsstabil sind.

Höhere Chromgehalte und der Zusatz weiterer Legierungsbestandteile wie Nickel (Ni), Molybdän (Mo), Mangan (Mn) oder Kupfer (Cu) verbessern die Korrosionsstabilität, verändern aber auch die mechanischen Eigenschaften.
So kann Edelstahl Rostfrei auf spezielle Anforderungen abgestimmt werden. Heutzutage sind mehr als 120 verschiedene Sorten Edelstahl Rostfrei in Gebrauch.

Edelstähle werden aufgrund ihres Gefüges in folgende Gruppen eingeteilt:

  1. Ferritische Güten (Salpetersäureindustrie, Automobilbau)
    Sie sind magnetisch und schweißbar, jedoch nicht härtbar und wenig korrosionsbeständig.
  2. Martensitische Güten (Messer, Rasierklingen, Scheren, Turbinenbau)
    Diese Güten sind magnetisch und weisen speziell im vergüteten (Wärmebehandlung) Zustand eine sehr hohe Festigkeit auf, die mit steigendem Kohlenstoffgehalt noch weiter zunimmt.
  3. Austenitische Güten (chemische Industrie und Nahrungsmittelindustrie)
    Sie bieten eine sehr gute Kombination aus Verarbeitbarkeit, mechanischen Eigenschaften sowie einer hohen Säure- und Korrosionsbeständigkeit. Somit sind die austenitischen Güten die bei Weitem am häufigsten verwendete Gruppe.
  4. Austenitisch-ferritische Güten/ Duplex-Stähle (Offshore-Technik)
    Es handelt sich um ein Mischgefüge aus Austenit und Ferrit mit einer guten Festigkeit und hoher Korrosionsbeständigkeit mit zunehmender Bedeutung und Verwendung.
Gefüge     Hauptlegierungsbestandteile
  1. ferritisch
Chrom (Cr)
  1. martensitisch
Chrom (Cr), Kohlenstoff (C) oder Nickel (Ni)
  1. austenitisch
Chrom (Cr), Nickel (Ni), Molybdän (Mo)
  1. austenitisch-ferritisch
Chrom (Cr), Nickel (Ni), Molybdän (Mo)(höhere Chrom- und niedrigere Nickel-Gehalte als bei den austenitischen Stählen)

Übersicht austenitischer Edelstähle Rostfrei (heco Lagerstandard):

V2A

Eigenschaften

1.4301

1.4307

1.4541

Gefüge

austenitischer
Chrom-Nickel-Stahl

austenitischer
Chrom-Nickel-Stahl

austenitischer Chrom-Nickel-Stahl mit Titan

Hitzebeständigkeit

bis zu 500°C

bis zu 600°C

bis zu 850°C

Korrosion

gut

gut

gut

Schmiedbarkeit

gut

gut

mittel

Schweißeignung

ausgezeichnet

ausgezeichnet

ausgezeichnet

V4A

Eigenschaften

1.4571

1.4404

1.4828

Gefüge

austenitischer
Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl
mit Titan

austenitischer
Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl

austenitischer Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl mit Silizium

Hitzebeständigkeit

bis zu 700°C

bis zu 700°C

800 bis 1.000°C

Korrosion

sehr gut

sehr gut

niedrig

Schmiedbarkeit

gut

gut

gut

Schweißeignung

ausgezeichnet

ausgezeichnet

gut

Was bedeutet V2A bzw. V4A und worin besteht der Unterschied?

Im Jahr 1912 fanden erstmals Versuche statt, die durch eine genau dosierte Wärmebehandlung einer Chrom-Nickel-Verbindung ein Optimum an Korrosionsbeständigkeit und zugleich guten mechanischen Eigenschaften erzielten.

Die beiden aus V für Versuch und A für Austenit gebildeten Bezeichnungen V2A und V4A standen für Chrom-Nickel- bzw. Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl und werden bis heute als Synonyme für Edelstahl Rostfrei verwendet.

Der Unterschied besteht also in dem Vorhandensein bzw. Fehlen des Legierungsbestandteils Molybdän.

Autor: Frederik Zergon & Pascal Naiel

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