Rostfreie Stähle - Einführung in die Sorten und Familien

Die Familien der rostfreien Stähle

Rostfreie Stähle sind Legierungen auf Eisenbasis, die mindestens etwa 10,5 % Chrom enthalten. Dadurch bildet sich ein schützender, selbstheilender Oxidfilm, weshalb diese Gruppe von Stählen ihre charakteristische „Rostfreiheit“ oder Korrosionsbeständigkeit aufweist. Die Fähigkeit der Oxidschicht, sich selbst zu heilen, bedeutet, dass der Stahl korrosionsbeständig ist, egal wie viel von der Oberfläche entfernt wird. Dies ist nicht der Fall, wenn Kohlenstoff- oder niedriglegierte Stähle durch metallische Beschichtungen wie Zink oder Cadmium oder durch organische Beschichtungen wie Farbe vor Korrosion geschützt werden.

Obwohl alle rostfreien Stähle auf die Anwesenheit von Chrom angewiesen sind, werden häufig andere Legierungselemente hinzugefügt, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Die Kategorisierung von rostfreien Stählen ist unter Metallen insofern ungewöhnlich, als sie auf der Art ihrer metallurgischen Struktur basiert - Die verwendeten Begriffe bezeichnen die Anordnung der Atome, aus denen die Körner des Stahls bestehen und die beobachtet werden können, wenn ein polierter Schnitt durch ein Stück des Materials bei starker Vergrößerung durch ein Mikroskop betrachtet wird. Abhängig von der genauen chemischen Zusammensetzung des Stahls kann die Mikrostruktur aus den stabilen Phasen Austenit oder Ferrit, einer „Duplex“-Mischung dieser beiden, der Phase Martensit, die entsteht, wenn einige Stähle bei hoher Temperatur schnell abgeschreckt werden, oder einer durch ausgeschiedene Mikrobestandteile gehärteten Struktur bestehen.

Die Beziehung zwischen den verschiedenen Familien ist in Abbildung 1 dargestellt. Ein umfassender Vergleich der Eigenschaften der verschiedenen Familien ist in Tabelle 1 dargestellt.

Abbildung 1.Familien aus rostfreien Stählen.

Austenitische Edelstähle

Diese Gruppe enthält mindestens 16 % Chrom und 6 % Nickel (die Grundsorte 304 wird als 18/8 bezeichnet) und reicht bis zu hochlegierten oder „superaustenitischen“ Sorten wie 904L und 6 % Molybdän.

Zusätzliche Elemente wie Molybdän, Titan oder Kupfer können hinzugefügt werden, um ihre Eigenschaften zu modifizieren oder zu verbessern, wodurch sie für viele kritische Anwendungen geeignet sind, bei denen es um hohe Temperaturen und Korrosionsbeständigkeit geht. Diese Gruppe von Stählen ist auch für kryogene Anwendungen geeignet, da der Nickelgehalt den Stahl austenitisch macht und so die Probleme der Sprödigkeit bei niedrigen Temperaturen vermeidet, die für andere Stahlsorten charakteristisch sind.

Die Beziehung zwischen den verschiedenen austenitischen Güten ist in Abbildung 2 dargestellt.