Liste der gebräuchlichsten Arten von rostfreiem Stahl

Als einer der am häufigsten verwendeten metallischen Werkstoffe ist Edelstahl sehr gefragt, denn er ist korrosionsbeständig, widerstandsfähig, äußerst langlebig und ästhetisch ansprechend. Von Küchenutensilien über Geräte für das Gesundheitswesen und die chemische Industrie bis hin zum Bauwesen wird das Material in jeder Anwendung in entscheidender Weise genutzt.

Edelstahlsorten und -familien

Grundsätzlich kann Edelstahl als eine Legierung auf Eisenbasis mit einem Chromgehalt von mindestens 10,5 % beschrieben werden. Die hohe Konzentration von Chrom ermöglicht die Bildung einer dünnen Oxidschicht auf der Oberfläche. Außerdem ist nicht jeder nichtrostende Stahl von der gleichen Art. Vielmehr führen Variationen in Bezug auf Legierungen und Mikrostruktur zu verschiedenen Familien von nichtrostendem Stahl mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Nichtrostende Stähle lassen sich hauptsächlich anhand ihrer metallurgischen Eigenschaften einteilen, die von der chemischen Zusammensetzung des Stahls und dem Wärmebehandlungsverfahren abhängen. Diese vier Haupttypen - austenitisch, ferritisch, martensitisch und duplex - machen den größten Teil der weltweit verwendeten nichtrostenden Stähle aus. Diese Stahlsorten bieten unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf Beständigkeit, Härte, Schweißbarkeit und Preis.

Die Kenntnis dieser Familien ermöglicht es dem Ingenieur, Konstrukteur oder Einkäufer, den am besten geeigneten nichtrostenden Stahl für die vorgesehene Aufgabe zu ermitteln, anstatt einen nichtrostenden Stahl zu verwenden, der für alle Zwecke geeignet ist.

Gängige Arten von austenitischem rostfreiem Stahl

Austenitische rostfreie Stähle werden am häufigsten verwendet und machen weit mehr als die Hälfte der weltweiten Gesamtproduktion von rostfreiem Stahl aus. Sie sind bekannt für ihre ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, ihre hervorragende Formbarkeit und ihre gute Beständigkeit gegenüber verschiedenen Temperaturen.

Die gängigsten austenitischen Edelstähle sind die 300er-Serien, zu denen die Edelstahlsorten 304 und 316 gehören. Sie enthalten Chrom, Nickel und im Fall von 316 auch Molybdän, das vor Chloriden und aggressiven Chemikalien schützt.

Austenitischer rostfreier Stahl ist im geglühten Zustand nicht magnetisch und kann nicht gehärtet werden. Sie werden jedoch durch Kaltverformung gehärtet. Aufgrund seiner Duktilität lässt sich austenitischer rostfreier Stahl sehr gut bearbeiten und kann geformt, gebogen oder geschweißt werden. Daher wird austenitischer Stahl vor allem in Anwendungen wie der Lebensmittelverarbeitung, medizinischen Instrumenten, Lagertanks für Chemikalien, Wärmetauschern und architektonischen Strukturen verwendet.

Einer der Hauptvorteile des austenitischen Edelstahls ist seine Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen. Dies geht jedoch auf Kosten des Preises, da austenitischer rostfreier Stahl Nickel enthält und daher teurer ist als ferritischer rostfreier Stahl.

Ferritischer rostfreier Stahl

Ferritischer rostfreier Stahl enthält Chrom, aber nur sehr wenig oder gar kein Nickel. Ihre Struktur basiert auf Ferrit, was sie magnetisch und im Vergleich zu austenitischem Edelstahl relativ preiswert macht.

Gängige Beispiele für ferritische Edelstahlsorten sind 409, 430 und 446. Sie weisen eine gute Oxidationsbeständigkeit sowie eine mäßige Korrosionsbeständigkeit auf. Obwohl sie im Vergleich zu austenitischen Edelstählen nicht so korrosionsbeständig sind, sind sie bei höheren Temperaturen zuverlässig.

Ferritischer rostfreier Stahl findet breite Anwendung in Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen, Haushaltsgeräten, dekorativen Verkleidungen und Industriemaschinen. Diese Stahlsorte zeichnet sich durch günstige Werte bei der Wärmeleitfähigkeit und geringe Ausdehnung aus.

Allerdings weisen ferritische nichtrostende Stähle im Vergleich zu ihren austenitischen Pendants eine geringere Zähigkeit und Schweißbarkeit auf. Außerdem weisen sie in der Regel geringere Umformbarkeitswerte auf, insbesondere bei dicken Profilen. Daher sind sie geeignet, wenn Kosten eine Rolle spielen, aber keine hohe Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.

Martensitischer nichtrostender Stahl

Martensitische nichtrostende Stähle weisen eine hohe Festigkeit und Härte auf. Im Gegensatz zu austenitischen und ferritischen Stählen können martensitische nichtrostende Stähle gehärtet werden. Daher können sie für Anwendungen verwendet werden, bei denen Verschleißfestigkeit und Festigkeit gefragt sind.

Einige gängige martensitische Sorten sind: 410, 420 und die Edelstahlserie 440. Diese martensitischen Edelstahlsorten enthalten eine höhere Konzentration an Kohlenstoff. Der höhere Kohlenstoffgehalt macht den Edelstahl härter und weniger korrosionsbeständig.

Martensitischer rostfreier Stahl ist magnetisch und hat eine geringe Korrosionsbeständigkeit und kann unter leicht korrosiven Bedingungen eingesetzt werden. Er wird häufig für Anwendungen wie Messer, chirurgische Instrumente, Turbinenschaufeln, Ventilteile und Wellen verwendet, die eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern.

Der Hauptnachteil von martensitischem rostfreiem Stahl im Vergleich zu anderen Arten von rostfreiem Stahl ist die geringere Duktilität und Schweißbarkeit. Dennoch sind martensitische Stähle in ihrem jeweiligen Einsatzbereich sehr wichtig, da die mechanischen Eigenschaften Vorrang vor den Korrosionsbeständigkeitseigenschaften haben.

Duplex-Edelstähle

Nichtrostende Duplexstähle weisen eine charakteristische Kombination der Eigenschaften von austenitischen und ferritischen nichtrostenden Stahlsorten auf, die ein Gefüge ergeben, das aus fast gleichen Anteilen beider besteht. Ihr einzigartiges Gefüge ist ein Schlüsselfaktor für Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit.

Gängige Duplexsorten sind 2205 und 2507. Diese Legierungen enthalten Chromate, mäßige Mengen an Nickel und manchmal auch Molybdän und Stickstoff. Aufgrund dieser Zusammensetzung weist nichtrostender Duplexstahl eine bessere Beständigkeit gegenüber aggressiven Umgebungen auf, insbesondere wenn Chloride im Spiel sind.

Duplex-Edelstahl findet breite Anwendung in Öl- und Gasverarbeitungsanlagen, Chemieanlagen, Entsalzungsanlagen, Schiffskonstruktionen und Druckbehältern. Die höhere Festigkeit ermöglicht es den Konstrukteuren, mit geringeren Dicken zu arbeiten, was bei größeren Konstruktionen Kostenvorteile bringt.

Obwohl nichtrostender Duplexstahl eine hervorragende Leistung bietet, erfordert er eine strengere Kontrolle der Schweißbarkeit und des Herstellungsprozesses. Unerwünschter Wärmeeintrag kann das Phasengleichgewicht stören, was sich auf die mechanischen und korrosionsbeständigen Eigenschaften auswirken kann.

Datentabelle: Eigenschaften verschiedener Arten von nichtrostenden Stählen

Weitere korrosionsbeständige Materialien finden Sie unter Stanford Advanced Materials (SAM).

Schlussfolgerung

Nichtrostender Stahl ist kein Werkstoff, sondern vielmehr eine Gruppe verschiedener Legierungen, die für unterschiedliche Aufgabenkriterien entwickelt wurden. Austenitische nichtrostende Stähle dominieren Anwendungen, die Korrosionsbeständigkeit und Verformbarkeit erfordern, während ferritische Sorten kostengünstige Lösungen für gemäßigte Umgebungen bieten. Martensitische nichtrostende Stähle zeichnen sich durch hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit aus, und nichtrostende Duplexstähle bieten ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit für die anspruchsvollsten Bedingungen.