Informationen über Edelstahl Rostfrei

Edelstahl Rostfrei ist der Sammelbegriff für nichtrostende Stähle, die sich durch besondere Beständigkeit
gegen chemisch angreifende Stoffe auszeichnen, sie haben im Allgemeinen einen Massenanteil von
10,5 % Chrom (Cr) und von höchstens 1,2% Kohlenstoff (C).
Das Element mit dem größten Anteil ist Eisen (Fe), es handelt sich somit um eine Eisenbasislegierung.
Die Beständigkeit gegen Korrosion resultiert in erster Linie aus der Bildung von Chromoxyd auf der
Oberfläche des Stahles zu der sogenannten Passivschicht.
Diese ist undurchlässig und stellt sich bei Beschädigung unter dem Einfluss von Sauerstoff selbständig
wieder her. Chrom erhöht die Festigkeit deutlich, ohne die Dehnung wesentlich zu verschlechtern. Auch ist
Chrom ein starker Karbidbildner, aus diesem Grund muss der Kohlenstoff tief gehalten werden oder durch
Stabilisierungselemente (Titan (Ti), Niob (Nb)) gebunden werden.
Unter Karbidbildung ist zu verstehen, dass Chrom mit Kohlenstoff zu Chromcarbid reagiert und so im Gefüge
des Edelstahles chromarme Zonen entstehen, die dann nicht mehr korrosionsstabil sind.
Höhere Chromgehalte und der Zusatz weiterer Legierungselemente wie Nickel (Ni), Molybdän (Mo), Mangan
(Mn), Kupfer (Cu) verbessern die Korrosionsstabilität, verändern aber auch die mechanischen
Eigenschaften.
So sind heute etwas mehr als 120 Sorten Edelstahl Rostfrei in Gebrauch, die auf spezielle Anforderungen
abgestimmt sind. Die Bezeichnung Edelstahl ohne den Zusatz Rostfrei ist dabei nicht eindeutig, da auch zur
Gruppe der Edelstähle Schnellarbeitsstahl, Edelbaustahl, Wälzlagerstahl und Werkzeugstahl zu zählen sind.
Die nichtrostenden Stähle sind unter DIN EN 10 088 1 bis 3 genormt (davor DIN 17 440)
Diese Entwicklung von Edelstahl Rostfrei findet ihren Beginn in der Erteilung des Patentes auf Stähle mit
„hoher Widerstandskraft gegen Korrosion“ im Jahre 1912.
Edelstahl Rostfrei lässt sich nach den Gefügearten einteilen in
ferritischen,
martensitischen oder
austenitischen Stahl.
Gefüge unterscheiden sich durch ihren Aufbau, durch die Anordnung der einzelnen Atome im Gitter.
Austenit ist kubisch flächenzentriert
Ferrit ist kubisch raumzentriert
Austenit
Ferrrit
Die einzelnen Werkstoffe werden eindeutig durch ihre Werkstoffnummer, z.B. 1.4571 und/oder durch den
Kurznamen z.B. X 6 CrNiMoTi 17 12 2, der die chemische Zusammensetzung verschlüsselt beinhaltet,
spezifiziert.
Bei den hochlegierten Stählen ist der Anteil der Legierungselemente höher als 5%. Vor den
Kurzbezeichnungen dieser Stähle steht der Buchstabe X. Er macht darauf aufmerksam, dass der mittlere
Kohlenstoffgehalt mit 100 multipliziert ist und auf die Multiplikation bei allen anderen Legierungselementen
verzichtet wurde.
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X 6 CrNiMoTi 17-12-2 = 1.4571
0,06% C; 17% Cr; 12%Ni; 2% Mo
Bitte beachten: Diese Kurznamen wurden in der Vergangenheit geändert, so ist für 1.4571 die Bezeichnung
X 10 CrNiTi 18-10 gerade in älteren Unterlagen zu finden.
Ferritisch
Martensitisch
Chromstähle
Nicht sehr
Korrosionsstabil
11-13 % bzw. 17
%Cr
Magnetisch
Nicht härtbar
1.4005
1.4015
1.4016
1.4105
1.4113
Abgeschreckte
magnetisch
härtbar
18 % Cr
1.4003
1.4006
1.4021
1.4057
1.4104
1.4122
Hitzebeständige Güten
Ferritisch
Austenitisch
1.4713
1.4742
1.4749
1.4762
1.4923
1.4828
1.4841
1.4845
1.4876
1.4878
1.40..:
1.41..:
1.43..:
1.44..:
1.45..:
1.46..:
}
}
}
Cr-Stähle mit < 2,5 % Ni
Cr-Stähle mit > 2,5 % Ni
Austenitisch
V2A
Rostsichere
Austenitische
Chrom-Nickel
Stähle
V4A
Säurebeständige
Austenitische
Chrom-NickelMolybdän-Stähle
Austenitisch –
Ferritisch/
Duplex
Sehr fest
und
Korrosionsstabil
1.4301 / 304
1.4305/ 303
1.4306 / 304L
1.4307 / 304L
1.4541 / 321
1.4401 / 316
1.4460
1.4404 / 316L
1.4462
1.4435 / 316L
1.4436 / 316
1.4571 / 316Ti
1.4408
Hochkorrosionsbeständige Güten
Austenitisch Austenitische
Ferritisch
1.4460
1.4439
1.4462
1.4529
1.4539
Ohne Mo, Nb oder Ti
Mit Mo, ohne Nb oder Ti
Ohne Mo, Nb oder Ti
Mit Mo, ohne Nb oder Ti
Cr, CrNi- oder CrNiMo-Stähle mit Sonderzusätzen (Cu, Nb, Ti,...)
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Ferritische Güten
Hier handelt es sich vorwiegend um Chromstähle ,es gibt zwei Untergruppen, mit etwa 11-13% Chrom und
mit etwa 17%Chrom.
Sie sind magnetisch, schweißbar, nicht härtbar und nicht besonders korrosionsstabil.
Durch das Zulegieren von Molybdän, Titan oder Niob wir bei einigen Varianten die Korrosionsbeständigkeit
verbessert. Anwendung finden diese Ferrite in der Salpetersäureindustrie und im Automobilbau.
Martensitische Güten
Chromstähle mit Chromanteilen von 12 bis18%, Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 1,2%, Varianten mit Ni und
Mo. Martensite sind magnetisch und können durch Wärmebehandlung vergütet beziehungsweise gehärtet
werden. Verwendung bei mechanisch hoch beanspruchten Teilen.
Austenitische Güten
Die Austenitischen Güten haben eine besonders gute Kombination von Verarbeitbarkeit, mechanischen
Eigenschaften und Korrosionsstabilität und sind deshalb die bei weitem meist angewendete Gruppe.
Antimagnetisch, nicht härtbar, meist gut schweißbar und von hoher Festigkeit auch bei tiefen Temperaturen.
Die Praxis spricht auch heute noch von V2A und V4A, wobei V2A für Versuch Austenit 2 steht und V4A für
Versuch Austenit 4. Dies sind Bezeichnungen aus den Anfängen der Edelstahl Rostfrei Historie um 1912.
Die Analyse unterscheidet sich durch das Vorhandensein von Molybdän bei V4A;
V2A sind Chrom–Nickel Stähle, V4A sind Chrom –Nickel-Molybdän Stähle, die durch den Mo
korrosionsstabiler stabiler sind.
Die einzelnen Werkstoffe können noch nach anderen Kriterien eingeteilt beziehungsweise verglichen
werden. An den AISI Bezeichnungen, hier nach der DIN Werkstoffnummer aufgeführt, sind auch weitere
Ordnungsstrukturen gut ersichtlich.
Austenitische Chrom-Nickel Werkstoffe (V2A)
1.4301/304 (X 5CrNi 18-10)
Ist der Grundtyp der Chrom-Nickel Stähle, sehr gut umformbar und bei normaler Außenatmosphäre
beständig. Die Standardgüte schlechthin, oft mit Chrom Nickel 18-10 benannt.
1.4305/303 (X 8CrNiS 18-9)
Variante von 1.4301 mit Schwefelzusatz von 0,15-0,35% zur Verbesserung der Zerspanbarkeit, dies
reduziert jedoch die Beständigkeitseigenschaften, Schweißbarkeit und Schmiedbarkeit.
Generell sind Austenite durch hohe Kaltverfestigungsneigung und schlechte Wärmeableitung relativ schwer
zerspanbar. Durch den Schwefelzusatz brechen die Späne leichter und vereinfachen so die Bearbeitung. Es
zeigt sich, wie bei Stahl selbst kleine Veränderungen der Zusammensetzung dessen Eigenschaften
verändern.
1.4306/304L (X 2 CrNi 19-11)
Höhere Cr und Ni Anteile als 1.4301, dadurch korrosionsbeständiger. Die Bezeichnung 304L zeigt, dass
auch der Kohlenstoff abgesenkt ist. Dies erhöht wiederum die Korrosionsbeständigkeit, da Kohlenstoff diese
reduziert, andererseits muss beachtet werden, dass ein höherer C Anteil die Härte erhöht.
Dies veranschaulicht, dass hier immer Kompromisse gefunden werden müssen und jede Legierung Vor- und
Nachteile hat.
Besonders das L ist zu beachten, es steht für Low Carbon.
1.4307/304L (X 2CrNi 18-9)
Die Low Carbon Variante von 1.4301. Ist wie auch 1.4306 ein 304L, jedoch mit etwas weniger Cr und Ni
und somit nicht ganz so korrosionsstabil aber günstiger im Preis. Vielfach wir eine Doppelbelegung
1.4301/1.4307 304/304L im Zeugnis ausgewiesen. Verdrängt zusehends 1.4306.
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1.4541/321 (X 6 CrNiTi 18-10)
Ähnlich wie 1.4301, zusätzlich mit Titan stabilisiert, die klassische deutsche Form des Chrom-Nickel Stahls
beziehungsweise V2A. Die Titanstabilisierung (auch mit Niob möglich) ist neben der Kohlenstoffreduzierung
(Low Carbon) eine weitere Möglichkeit, die Kohlenstoffanteile abzubinden. Anstatt dem Chrom verbindet
sich hier das reagiblere Titan mit dem Kohlenstoff zu Titancarbid. Das Chrom bleibt im Gefüge und bildet
kein Chromcarbid an der Korngrenze (Ausscheidung). Somit bilden sich keine chromverarmten
Gefügebereiche, die für interkristalline Korrosion/ Kornzerfall anfällig sind. Der Gehalt an C liegt in solch
einem Material bei ca. 0,08% wohingegen bei den Low Carbon Varianten diese Anteile unter 0,04% liegen
müssen. Sicher ist die Kohlenstoffreduzierung die elegantere Methode, da sich gerade die Titancarbide in
einer deutlichen Verschlechterung der Zerspanbarkeit zeigen und durch das Herausreisen dieser Karbide
beim Schleifen eine gierige Oberflächenrautiefe erzielt wird. Zum Zeitpunkt der Entwicklung dieses
Werkstoffes war es technologisch noch nicht machbar, bei der Strahlerschmelzung durch Methoden wie
VOD (Vakuumbehandlung) und AOD (Argonbehandlung) den C-Anteil so deutlich zu reduzieren.
Somit ist davon auszugehen, daß 1.4541 zunehmend durch 1.4307 substituiert wird.
Austenitische Chrom-Nickel-Molybdän Werkstoffe (V4A)
1.4401/316 (X 5 CrNiMo 17-12-2)
Kann als Molybdän Variante von 1.4301 verstanden werden, zeichnet sich natürlich durch eine bessere
Beständigkeit in chloridhaltiger und schwefelsaurer Atmosphäre bei Raumtemperatur aus und kann daher in
Industrieatmosphäre und Küstennähe eingesetzt werden. Umformeigenschaften wie 1.4301.
1.4404/316L (X 2 CrNiMo 17-12-2)
Zusammensetzung wie 1.4401, nur mit vermindertem Kohlenstoffgehalt. Ausweis einer Doppelbelegung ist
möglich 1.4401/1.4404 316/316L. Nach 1.4301 der international meist angewendete Werkstoff.
(Unterscheidet sich wie 1.4301 und 1.4307 von 1.4401 durch den C-Gehalt)
1.4432/316L (X 2 CrNiMo 17-12-3)
Low Carbon, etwas mehr Molybdän als 1.4404
1.4435/316L (X 2 CrNiMo 18-14-3)
Low Carbon Version mit vermehrt Chrom, Nickel und Molybdän (vergleiche 1.4301 zu 1.4306), Hohe
Stabilität gegen Spannungsrisskorrsion. Hier werden oft entsprechend der Basler Norm 2 (BN2) die
Analysegrenzen enger gesetzt und ein definierter Ferritgehalt eingestellt.
1.4436/316 (X 3 CrNiMo 17-13-3)
Ist ähnlich wie 1.4404 mit etwas mehr Nickel und Molybdän und damit beständiger.
1.4571/316Ti (X 6 CrNiMoTi 17-12-2)
Klassischer deutscher „V4A“, Stabilität gegen interkristalline Korrosion durch Titanstabilisierung somit wie
1.4541 und zusätzlich Molybdän beziehungsweise 1.4401 also Chrom-Nickel-Molybdän Stahl mit
Titanstabilisierung oder auch 1.4404 , jedoch statt Low Carbon mit Titanstabilisierung.
1.4408
Gussversion der Chrom-Nickel-Molybdän Stähle
Austenitisch-Ferritische Güten/Duplex
Mischgefüge aus Austenit und Ferrit, sehr gute Festigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit.
Werden wegen ihrer zwei Gefügebestandteile als Duplex-Stähle bezeichnet.
Werkstoffe mit zunehmender Bedeutung und Anwendung.
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