Edelstahllegierungen im Einzelnen: Hauptbestandteile, Kernmerkmale und Einstufung des Edelstahls

Edelstahllegierung ist eine eisenbasierte Legierung, die wegen ihrer ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit in Luft, Dampf, Wasser und chemischen Umgebungen so genannt wird. Durch die Zugabe von Elementen wie Chrom, Nickel, Molybdän und Titan weist Edelstahl eine einzigartige Kombination von Eigenschaften auf und wird häufig in Bau-, Industrie-, Medizin- und Gastronomieanwendungen eingesetzt.

Hauptelemente:
Eisen (Fe): Basismaterial, das strukturelle Festigkeit verleiht.
Chrom (Cr): ≥10,5 %, bildet eine schützende Oxidschicht zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.
Nickel (Ni): Verbessert die Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit, verbessert die Verarbeitbarkeit.
Molybdän (Mo): Verbessert die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion.
Kohlenstoff (C): Beeinflusst Festigkeit und Härte, aber ein zu hoher Gehalt verringert die Korrosionsbeständigkeit.
Andere Elemente (Mangan, Silizium, Titan usw.): Verbessern die mechanischen Eigenschaften oder die Oxidationsbeständigkeit.

Kernmerkmale:
Korrosionsbeständigkeit: Zeigt in den meisten Umgebungen eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit.
Mechanische Festigkeit: Hohe Festigkeit und Zähigkeit für stark beanspruchte Strukturen.
Hochtemperatur-Beständigkeit: Kann in Umgebungen mit hohen Temperaturen eine stabile Leistung aufrechterhalten.
Einfache Verarbeitung: Geeignet für Schweiß-, Zieh-, Biege- und andere Verarbeitungsverfahren.
Nicht magnetisch (einige Typen): Insbesondere austenitischer Edelstahl.

Klassifizierung von Edelstahl
Nach der metallographischen Organisation und den Eigenschaften können gängige Edelstähle in folgende Kategorien eingeteilt werden:
1. Austenitischer Edelstahl
Merkmale: Nicht magnetisch, überlegene Korrosionsbeständigkeit, gute Zähigkeit und Verarbeitbarkeit.
Zusammensetzung: Chrom (16-26 %), Nickel (6-22 %), einige enthalten Molybdän oder Stickstoff.
Anwendungen: Lebensmittelverarbeitungsanlagen, medizinische Geräte, chemische Anlagen.
Repräsentative Güten: 304, 316, 310S.
304: Universeller Edelstahl, gute Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitungseigenschaften.
316: Zugabe von Molybdän, Säure- und Alkalibeständigkeit ist besser als bei 304, geeignet für Meeresumgebungen.

2. Ferritischer Edelstahl
Merkmale: Hoher Chromgehalt, wenig oder kein Nickel, geringe Kosten, gute Oxidationsbeständigkeit.
Zusammensetzung: Chrom (10,5-30 %), geringer Kohlenstoffgehalt.
Anwendungen: Abgasanlagen für Kraftfahrzeuge, Gehäuse von Haushaltsgeräten.
Repräsentative Güten: 430, 409.

3. Martensitischer Edelstahl
Merkmale: Hoher Kohlenstoffgehalt, hohe Härte, geringe Korrosionsbeständigkeit.
Zusammensetzung: Chrom (11-18 %), hoher Kohlenstoffgehalt.
Anwendungen: Messer, Lager, medizinische Werkzeuge.
Repräsentative Güten: 410, 420.

4. Duplex-Edelstahl
Merkmale: Gemischte Organisation aus Austenit und Ferrit, hohe Festigkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.
Zusammensetzung: Chrom (19-28 %), Nickel (4,5-8 %), enthält normalerweise Molybdän oder Stickstoff.
Anwendungen: Chemieanlagen, Meerestechnik.
Repräsentative Güten: 2205, 2507.

5. Ausscheidungshärtender Edelstahl
Merkmale: Durch Wärmebehandlung hohe Festigkeit und Härte erreichen, während ein gewisses Maß an Korrosionsbeständigkeit erhalten bleibt.
Zusammensetzung: Chrom (15-17,5 %), Nickel (3-7 %), plus Titan, Aluminium, Kupfer und andere Elemente.
Anwendungen: Luft- und Raumfahrt, Nuklearindustrie.
Repräsentative Güte: 17-4PH.
Vor- und Nachteile von Edelstahl

Vorteile:
Starke Korrosionsbeständigkeit: Geeignet für eine Vielzahl von Säuren, Laugen, Salzen und anderen chemischen Medien.
Hohe Festigkeit: Mit guter Schlagfestigkeit und Tragfähigkeit.
Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen: Geeignet für extreme Umgebungen.
Ästhetik: Glatte Oberfläche, geeignet für dekorative Zwecke.
Lange Lebensdauer: Geringe Wartungskosten.

Nachteile:
Höhere Kosten: Insbesondere für Güten mit hohem Nickel- und Molybdängehalt (z. B. 316).
Komplizierte Bearbeitung: Die Bearbeitung und Schweißung einiger Güten erfordert spezielle Fähigkeiten.
Mögliche Korrosion in bestimmten Umgebungen: z. B. kann es in Umgebungen mit hohem Chloridgehalt zu Lochfraß kommen.

Typische Anwendungen
Bauwesen: Vorhangfassaden, Dächer, Handläufe.
Lebensmittel und Pharmazeutika: Lagertanks, Rohrleitungen, Reinigungsgeräte.
Transport: Komponenten für Kraftfahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge.
Chemie und Energie: Wärmetauscher, Reaktoren, Rohrleitungen.
Alltagsgegenstände: Geschirr, Küchenutensilien, Gehäuse von Elektronikprodukten.