CHARAKTERISTIK VON NICHT ROSTENDEN STÄHLEN UND ALLGEMEINE INFORMATIONEN ÜBER ANWENDUNG, BEARBEITUNG, SCHWEIßEN UND MÖGLICHE KORROSION

Die Produktion von nicht rostenden Stählen mit Chrom und Nickel ist erst während der ersten zwanzig Jahre des vergangenen Jahrhunderts angelaufen. In Poldi wurde im 1910 Stahl vor allem für Flinten mit 10% Nickelinhalt hergestellt. Harry Brearley von Sheffield hat im 1912 martensitischen nicht rostenden Stahl mit 0,24% Kohlenstoffinhalt und 12,8% Chrominhalt erfunden. Der weitere wichtige Punkt war das Patent von Brenno Strausse und Eduard Maurer für die Firma Krupp für austenitischen nicht rostenden Stahl und zwei Jahre später haben sie Stahl mit 20% Chrom-, 7% Nickel- und 0,25% Kohlenstoffinhalt hergestellt, der heute ähnlich wie meist benutzte Stähle ist. Erster Duplexstahl wurde gegen 1930 in Schweden hergestellt. Erst in den vierziger Jahren wurden die metallurgischen Prozesse begriffen und in folgenden Dekaden hat sich alles standardisiert..

CHARAKTERISTIK UND EDELSTAHLSORTEN
Nicht rostender Stahl ist hochlegierter Stahl mit höherer Beständigkeit gegen chemische und elektrochemische Korrosion. Korrosionsbeständigkeit ist auf Passivierung der Eisenoberfläche beruht. Die passivierte Schicht bestimmt also nicht rostenden Stählen gute Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion. Unter gewissen Bedingungen kann die Passivität lokal beschädigt sein und entsteht lokale Korrosion. Einzelne Korrosionsarten sind weiter beschrieben.

Man unterscheidet folgende Gruppen:
Ferritische Stähle
Martensitische Stähle
Austenitische Stähle
Ferritisch-austenitische Stähle, Martensitisch-austenitische und halbferritische Stähle

FERRITISCHE NICHT ROSTENDE STÄHLE:
Ferritische Stähle enthalten13-30 % Chrom und Kohlenstoffinhalt ist meistens unter 0,1 %. Diese Stähle sind nicht härtbar und ihre Festigkeit ist höher als bei nicht legiertem Kohlenstoffstahl. Die Anwendung über 320 °C ist nicht empfohlen. Bei der Temperaturwirkung von 350 bis zum 500 °C (z.B. beim Schweißen) kommt zur Senkung der Zähigkeit und Bruchdehnung des Materials. Bei den Temperaturen gegen 900 °C das Material versprödet, was bedeutsamen Nachteil ferritischer Stähle darstellt. Sie lassen sich schweißen, aber wie oben erwähnt, das Material versprödet. Sie sind verformbar, biegbar und manche kann man auch gut polieren (nur die, die nicht mit Titan stabilisiert sind). Die Zerspanbarkeit ist schlechter und man muss mit Bildung der Spanansätzen und schlechter Spanableitung rechnen. Für die Zerspanung benutzt man AISI 430F (1.4104)-Automatenstahl, der mit Schwefel legiert ist, was aber die Korrosionsbeständigkeit und Bruchdehnung senkt. Qualität AISI 430F ist nicht zum Schweißen und Kaltverformung geeignet. Ferritische Stähle kann man in diesen Gruppen teilen:

1. 17% ferritische Stähle haben 16-18% Chrominhalt. Kohlenstoffgehalt ist unter 0,08 %. Dazu gehören auch meist benutzte ferritische Stähle AISI 430 (1.4016) oder AISI 430F – Automatenstahl. Sie können mit Molybdän legiert sein, wie z.B. AISI 444 (1.4521) oder mit Titan stabilisiert sein, wie z.B. AISI 439 (1.4510) und AISI 441 (1.4509). Stabilisierung mit Titan erhöht die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion. Im Fall der Legierung mit Molybdän ist ihre Beständigkeit gegen Korrosion vergleichbar wie bei austenitischen nicht rostenden Stählen.
2. 13% ferritische Stähle sind mit 11,5-13,5 % Chrom legiert und Kohlenstoffgehalt ist unter 0,08 %. Sie sind manchmal auch mit Aluminium, Titan oder Niob legiert. Dazu gehören EN 1.4000, EN 1.4003, AISI 409 (1.4512) usw.
3. 25% ferritische Stähle mit Chrominhalt von 20 bis zum 30 % und Kohlenstoffgehalt von 0,002 bis zum 0,2 %. Falls sie mit Molybdän legiert sind (Molybdäninhalt von 0,5 bis zum 4 %), haben eine der größten Korrosionsbeständigkeit von allen Ferriten, was aber auch Anfälligkeit für Versprödung verursacht. Sie sind auch hitzebeständig und gegen Schwefelverbidungen in Abgasen (bei hohen Temperaturen) beständig.

Ferritische Stähle benutzt man in Lebensmittelindustrie mit Anforderung an Schweißen (trockene Lebensmittel, Gemüse, Obst, Getränke). Sie finden Anwendung in Produktion von Gastromöbel und Ausstattung der Gastrobetriebe. Weiter benutzt man sie in Automobilindustrie, bei Produktion vom Küchenbedarf und Sanitäranlagen, in Lufttechnik, Architektur, in Interieure und im Bauwesen. Ihren Platz finden sie auch in gewissen Zweigen chemischer Industrie.

MARTENSITISCHE NICHT ROSTENDE STÄHLE:
Martensitische nicht rostende Stähle enthalten von 12 bis zum 18 % Chrom und bis zum 1,5 % Kohlenstoff. Ihre Festigkeit kann man dank Härten deutlich erhöhen. Nach dem Härten ist Material spröde und gewöhnlich erfolgt das Anlassen. Zu diesen Qualitäten gehören AISI 420 (1.4028), EN 1.4021, EN 1.4034. Die höchste Korrosionsbeständigkeit aller martensitischen Stähle ist bei den hochwertigen, am besten polierten Oberflächen. Die Gefahr bei der Anwendung ist Versprödung. Versprödung kann bei den Temperaturen von 350 bis zum 550 °C entstehen, und deshalb ist es nötig, diese Temperaturen zu vermeiden. Die Gefahr ist auch Wasserstoffsprödigkeit, die nach Beizen entstehen kann. Falls Zähigkeit oder Bruchdehnung nicht verlangt sind (z. B. bei den chirurgischen Instrumenten, Rasierklingen usw.), kann man dank Härten und Anlassen die Zugfestigkeit bis zum 200 MPa erzielen. Die Mehrheit martensitischer Stähle ist nicht schweißbar.

Martensitische nicht rostende Stähle mit guten mechanischen Eigenschaften und mit ziemlich hoher Korrosionsbeständigkeit sind Stähle mit Kohlenstoffgehalt bis zum 0,15 % und mit Chrominhalt von 11,5 bis zum 13,5 %. Für Messerschmiedezwecke benutzt man die Stähle mit Kohlenstoffgehalt von 0,2 bis zum 0,4 % und Chrominhalt von 12 bis zum 14,5 %, die gute Bruchdehnung und Festigkeit gleichzeitig bewahren. Stähle mit Kohlenstoffgehalt von 0,5 bis zum 1,5 % und Chrominhalt von 16 bis zum 18 % haben zwar höhere Festigkeit, aber auch niedrigere Korrosionsbeständigkeit. Bessere mechanische Eigenschaften und bessere Schweißbarkeit bei Bewahrung hoher Festigkeit erzielt man dank der Legierung mit Nickel und Molybdän. Martensitische Stähle finden Anwendung in Produktion von Messern, chirurgischen Instrumenten, in chemischer, energetischer und Lebensmittelindustrie. Weiter benutzt man diese Stähle auch in Pumpen, in Dampfturbinen oder in aggressiver Umgebung.

AUSTENITISCHE NICHT ROSTENDE STÄHLE
Austenitische Stähle haben breites Spektrum für Anwendung und ihre Wahl ist meistens der beste Kompromiss für weitere Verarbeitung. Dabei benutzt man ihre mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit. Sie enthalten üblich weniger als 0,1 % Kohlestoff, 16 – 22 % Chrom, 8-40 % Nickel, 0-5 % Molybdän, eventuell auch Stickstoff, Titan, Niob, Kupfer oder Silizium, Der Name hat von der austenitischen Struktur entstanden, die sie sowohl bei normaler Temperatur als auch unter dem Gefrierpunkt erzielen. Sie haben niedrige Streckgrenze von 230 bis zum 300 MPa. Zähigkeit ist groß. Bruchdehnung befindet sich zwischen 45 - 65 %. Außer Automatenstahl lassen sich sehr gut schweißen. Sie sind unmagnetisch, wobei Restinhalt von Ferrit schwachen Ferromagnetismus verursachen kann.

Die wichtigste Eigenschaft dieser Materialgruppe ist große Korrosionsbeständigkeit, die sich dank der steigenden Menge von Legierungszusätzen erhöht. Die Korrosionsbeständigkeit besteht in Chrom-, Nickel-, Molybdän-, eventuell auch Kupfer- und Siliziumzusatz. Dank Titan, eventuell Niob stehen sie interkristalline Korrosion wider. Nach Legierung mit Molybdän, Silizium und Stickstoff stehen sie Lochfraß und Spaltkorrosion wider. Die bessere Beständigkeit gegen Risse, die von der Korrosion verursacht sind, entsteht dank Begrenzung des Phosphor-, Arsen-, Antimon-, eventuell Zinninhalts. Sie sind allerdings für Spannungsrisskorrosion anfällig.