1. Ferritische Stähle
Die ferritischen Stähle sind fast ausschließlich reine Chromstähle mit einem
Chromgehalt von 12 - 18 %. Kohlenstoffgehalt: < 0,1 %.
Wichtigste Eigenschaften:
- magnetisch
- nicht härt- bzw. vergütbar
- gut schweißbar
2. Martensitische Stähle
Chromstähle mit Zusätzen je nach Qualität von Nickel (0,5-2,5 %) und
Molybdän (< 1,2 %) . Kohlenstoffgehalt: 0,1 - 1,2 %
Wichtige Eigenschaften:
- magnetisch
- durch Wärmebehandlung können diese Stähle vergütet bzw. gehärtet und
angelassen werden
- i.d.R. nicht schweißbar
-
3. Austenitische Stähle
Die bedeutendste und bekannteste Gruppe der rostfreien Stähle.
Sie lässt sich zuerst aufteilen in die Gruppe der Chrom-Nickel-
und jene der Chrom-Nickel-Molybdän-Stähle.
- Chrom-Nickel-Stähle
diese werden auch als V2A-Stähle bezeichnet. Z.B.:
W.-Nr . 1.4301, 1.4306, 1.4541
- Chrom-Nickel-Molybdän-Stähle
-
diese werden auch als V4A-Stähle bezeichnet. Z.B.:
W.-Nr. 1.4401, 1.4436, 1.4571
Aufgrund ihrer guten Verform- und Verarbeitbarkeit eignen sich die
austenitische Stähle für fast alle Anwendungsbereiche.
Die Abgrenzung zu den ferritische und martensitischen Stählen ist sehr
einfach, da die Austeniten nicht magnetisch sind.
Es ist jedoch zu beachten, daß durch starke Kaltumformungen z.Bsp. beim BKanten und Biegen die austenitische Stähle zur Kaltverfestigung neigen und u.U. auch magnetisch werden können.
1) Chrom (Cr)
Spricht man von EDELSTAHL-ROSTFREI, so ist dieses Element eigentlich
der zentrale Bestandteil.
Chrom ist der chem. Bestandteil, der durch die Bildung einer Passivschicht in
Verbindung mit Sauerstoff die Korrosion des Materials verhindert. Chrom ist ein
Karbidbilder , aus diesem Grunde muss der Kohlenstoff (C) möglichst niedrig
gehalten oder durch Elemente wie Titan (Ti) oder Niob (Nb) gebunden werden,
sofern die Gefahr der interkristallinen Korrosion besteht.
2) Kohlenstoff (C)
Kohlens toff stabilisiert das austenitische Gefüge des rostfreien Stahls und
erhöht die Festigkeit bzw. bei martensitischen Stählen die Härtbarkeit.
In Verbindung mit Chrom kann es jedoch zur Bildung von Chromkarbiden
kommen, die zur Folge interkristalline Korrosion haben.
Interkristalline Korrosion:
Innerhalb der sogenannten kritischen Temperaturzone ( ferritische Stähle:
> 900° C, austenitische Stähle: 450 - 900 ° C) verbinden s ich die
Bestandteile Chrom und Kohlens toff zu Chromkarbiden, die s ich an den
Korngrenzen des Gefüges absetzen bzw. durch chem. Angriff sogar
heraus lösen, was bis zum Bruch des Materials führen kann. Durch die
Chromkarbidbildung wird der Chromanteil des Stahls und somit seine
Korrosionsbeständigkeit ganz erheblich reduzier t.
Für Anwendungsbereiche, bei denen das Material stark erhitzt wird (z .B.
beim Schweißen) muss dafür Sorge getragen werden, daß die Abkühlung
möglichst schnell erfolgt, damit es zu vorgenannter Karbidausscheidung
nicht kommen kann. Die Abkühlung an Luft ist für Schweißungen von
Material mit einer Stärke < 6 mm aus reichend. Bei größeren Dicken muß
der Kornzerfall durch den Einsatz von geeigneten Werkstoffen verhindert
werden:
- niedergekohlte Werkstoffe
Kohlenstoffgehalt < 0,03 % z .B. 1.4306, 1.4404 und 1.4435
- stabilisierte Werkstoffe
durch Titan oder Niob wird der Kohlens toff
gebunden z .B. 1.4541 und 1.4571
3) Nickel (Ni)
Nickel verbessert die Korrosionsbeständigkeit und die Kerbschlagzähigkeit
(vor allem bei tiefen Temperaturen) . Nickel ist der Legierungsbestandteil, der
ab einem Gehalt von 7 % das Gefüge eines rostfreien Stahls von einem Ferrit in
einen Austenit umwandelt.
3
4) Molybdän (Mo)
Molybdän erhöht vor allem die Säurebeständigkeit und die Festigkeit des Stahls .
Die Anfälligkeit für Lochfraß wird erheblich reduzier t. Mo ist ein Ferritbildner , zur
Stabilisierung des austenitischen Gefüges ist aus diesem Grunde der
Ni-Gehalt der molybdänhaltigen Stähle erhöht.
5) Titan (Ti) und Niob (Nb)
Als starke Karbidbilder werden diese Stabilisierungselemente zulegiert, um den
Kohlens toff zu binden. Es wird hierdurch eine höhere Beständigkeit gegen
interkristalline Korrosion ohne Wärmebehandlung nach dem Schweißen er reicht.
6) Mangan (Mn)
Erhöht die Festigkeit, insbesondere die Verschleißfestigkeit.
7) Stickstof f (N)
Wird vor allem in tiefgekohlten rostbeständigen Stählen zulegiert (z .B.
W.-Nr . 1.4311 und 1.4429) , um das austenitische Gefüge zu stabilisieren
und die Festigkeit zu erhöhen.
8) Schwefel (S)
Wird zugesetzt, um die Zerspanbarkeit zu verbessern. Diese Stähle sind bekannt
unter dem Begriff der Automatenstähle (W.-Nr . 1.4104, 1.4105 und 1.4305) .
Ansonsten zählt Schwefel zu den Verunreinigungen im Stahl, da u.a. die
Schweißbarkeit erheblich abnimmt.