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rost- / säurebeständiger Stahl

Was ist ein rost- bzw. säurebeständiger Stahl?

Alle rostbeständigen Stähle sind Eisenbasislegierungen, d. h. der Anteil Fe beträgt mind. 50%. Ein Stahl wird dann als rostbeständig bezeichnet, wenn er in Kontakt mit Wasser oder feuchter Luft, auch nach längerer Zeit nicht rostet bzw. korrodiert. Rost selbst besteht im wesentlichen aus einer Mischung von Eisen-Hydroxyden (FeOH3) und Eisenoxyden.

Die hauptsächlichen Legierungselemente und ihr Einfluss auf die Eigenschaften des Stahls:
Die rostbeständigen Stähle verdanken ihre Rostsicherheit in erster Linie dem Legierungsmetall Chrom (Cr). Chrom führt durch die Bildung von Chromoxyd auf der Oberfläche des Stahls zu einem passiven Zustand. Schon relativ geringe Mengen – ab 12,5 % Cr-Anteil spricht man von rostbeständigem Stahl – führen zur Passivierung der Oberfläche durch die Bildung von Chromoxyden. Man spricht vom passiven Zustand eines Metalles, wenn sein elektrochemisches Verhalten unter bestimmten Bedingungen ähnlich dem eines Edelmetalles wird (Silber, Platin, Gold etc.). Bei der Bildung der Passivität spielt die Sauerstoffkonzentration des Mediums eine grosse Rolle, denn ohne Sauerstoff können sich keine Oxyde bilden. Daraus folgt, dass oxydierende Medien rostbeständige Stähle viel weniger angreifen als reduzierende. Chrom erhöht im übrigen die Festigkeit des Stahls ganz spürbar, ohne die Dehnung wesentlich zu verschlechtern. Chrom ist ein starker Karbidbildner, aus diesem Grunde muss der Kohlenstoff (C) in rostbeständigen Stählen tief gehalten werden oder durch Stabilisierungselemente (Ti, Nb) gebunden werden. C stabilisiert das Austenitgefüge in rostbeständigen Cr-Ni-Stählen. Mit steigendem C-Gehalt steigt die Festigkeit des Stahls sowie die Härtbarkeit bei martensitischen Stählen. Schweissbarkeit, Dehnung, Schmiedbarkeit und Bearbeitbarkeit nehmen ab.

Nickel (Ni) verbessert die allgemeine Korrosionsbeständigkeit. Bei einem Anteil von mind. 7% tritt eine Gefügeveränderung ein: Ferrit Austenit. Ni verbessert die Kerbschlagzähigkeit, insbesondere bei extrem tiefen Temperaturen.

Molybdän (Mo) verbessert die Korrosionsbeständigkeit ganz wesetlich, insbesondere gegen Lochfrass. Es erhöht die Festigkeitswerte, speziell die Warmfestigkeit. Mo ist ein Ferritbildner.

Kupfer (Cu) erhöht schon in relativ geringen Konzentrationen (1,5%) die Beständigkeit gegen reduzierende Säuren (z.B. Schwefelsäure). Silizium und Aluminium (Si+Al) sind Ferritbildner, sie erhöhen insbesondere bei den ferritischen Stählen (Chromstähle mit relativ niederem C-Gehalt) die Zunderbeständigkeit (Schältemperaturen).

Titan und Niob (Ti+Nb) werden ferritischen und austenitischen Stählen als sogenannte Stabilisierungselemente zulegiert. Sie sind starke Karbidbildner und führen insbesondere in Schweissnähten zu einer Verbesserung der Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion.

Schwefel (S) ist als nicht metallisches Element an und für sich eine Verunreinigung und wird normalerweise ganz tief gehalten. Für die rostbeständigen Automatenstähle wird Schwefel in Gehalten bis ca. 0,35% bewusst zulegiert und verbessert markant die Zerspanbarkeit. Schwefellegierte Stähle sind nicht schweissbar.

Stickstoff (N) stabilisiert das austenitische Gefüge etwa in gleichem Ausmass wie C und erhöht die Festigkeit. N wird speziell tiefgekohlten rostbeständigen Stählen zulegiert (WN 1.4311+4429).

Mangan (Mn) erhöht Festigkeitswerte und Verschleissfestigkeit der Stähle.

Eigenschaften Edelstahl (PDF 512KB)