Arten von Edelstahl: Ein umfassender Leitfaden

Einführung

Edelstahl ist ein weit verbreitetes Material, das für seine außergewöhnlichen Eigenschaften wie Haltbarkeit bekannt ist, Stärke, und Korrosionsbeständigkeit.

Es wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, von Bau und Automobil bis hin zu medizinischen Geräten und Küchengeräten.

Die Auswahl der geeigneten Edelstahlsorte gewährleistet optimale Leistung und Langlebigkeit in verschiedenen Anwendungen. Dieser Leitfaden bietet einen detaillierten Überblick über die verschiedenen Arten von Edelstahl, ihre Eigenschaften, und passende Anwendungen.

1. Was ist Edelstahl??

Edelstahl ist eine Legierung, die hauptsächlich aus Eisen besteht und mindestens 10.5% Chrom, verleiht ihm eine ausgeprägte Korrosionsbeständigkeit. Die Zugabe von Chrom ermöglicht die Bildung einer dünnen Schicht, schützende Oxidschicht auf der Stahloberfläche, verhindert Rost und Oxidation.

Andere Elemente wie Nickel, Molybdän, und Mangan kann auch hinzugefügt werden, um bestimmte Eigenschaften wie die Festigkeit zu verbessern, Duktilität, und Beständigkeit gegen Hitze und Chemikalien.

Allgemeine Eigenschaften von Edelstahl:

• ‌Korrosionsbeständigkeit‌: Das Chromelement in Edelstahl reagiert mit Sauerstoff und bildet eine dichte Natriumchromatschicht, Dadurch wird die Korrosionswahrscheinlichkeit wirksam verringert und Edelstahl erhält eine gute Korrosionsbeständigkeit‌.
• ‌Hitzebeständigkeit‌: Edelstahl kann bei hohen Temperaturen hervorragende physikalische und mechanische Eigenschaften beibehalten, hat eine gute Hitzebeständigkeit, und kann in unterschiedlichen Temperaturumgebungen gute physikalische und chemische Eigenschaften beibehalten.
• ‌Hohe Festigkeit‌: Edelstahl hat eine hohe Festigkeit und kann größerem Druck und Zug standhalten.
• ‌Sicherheit und Hygiene‌: Edelstahl enthält keine radioaktiven Stoffe und schadet dem menschlichen Körper nicht. Es eignet sich für Lebensmittelproduktionsanlagen oder Produktionslinien und andere Geräte.
• ‌Schöne Oberfläche‌: Die Oberfläche von Edelstahl ist blank, leicht zu reinigen, und hat geringe Wartungskosten‌1.
• ‌Gute Bearbeitbarkeit‌: Edelstahl kann auf vielfältige Weise geformt und bearbeitet werden, wie zum Beispiel Schweißen, Kaltverarbeitung, Präzisionsverarbeitung, usw.
• ‌Recyclingfähigkeit: Edelstahlmaterialien können recycelt werden und haben kaum Auswirkungen auf die Umwelt.
• ‌Gute Elastizität und Plastizität‌: Edelstahlmaterialien weisen eine gute Elastizität und Plastizität auf und neigen nicht zum Bruch‌.

Aufgrund dieser Eigenschaften wird Edelstahl in verschiedenen Bereichen häufig eingesetzt, wie Maschinen, Luftfahrt, Militärindustrie, chemische Industrie, usw.

2. Arten von Edelstahl

Edelstahl wird in fünf Hauptfamilien unterteilt, jedes mit einzigartigen Mikrostrukturen und chemischen Zusammensetzungen, die unterschiedliche Eigenschaften verleihen. Das Verständnis dieser Klassifizierungen ist entscheidend für die Auswahl des richtigen Materials für verschiedene Anwendungen, von Küchengeräten bis zu Komponenten für die Luft- und Raumfahrt. Hier finden Sie einen detaillierten Blick auf jeden Typ:

1. Austenitischer Edelstahl

Struktur:
Austenitischer Edelstahl hat eine kubisch flächenzentrierte Form (FCC) Kristallstruktur, das bei Raumtemperatur stabil ist. Diese Struktur macht es unmagnetisch und sehr duktil.

Zusammensetzung:
Diese Stähle enthalten typischerweise 16-26% Chrom und 6-22% Nickel, Einige Qualitäten enthalten auch Molybdän oder Stickstoff, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Niedriger Kohlenstoffgehalt (normalerweise weniger als 0.1%) verhindert Karbidausfällung, was zu interkristalliner Korrosion führen kann.

Eigenschaften:
Austenitische Edelstähle sind für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit bekannt, insbesondere in sauren und chloridreichen Umgebungen. Sie bieten eine gute Formbarkeit und Schweißbarkeit, Dadurch eignen sie sich für komplexe Formen und große Strukturen. Jedoch, sie können nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden; stattdessen, Sie werden oft kaltverformt, um die Festigkeit zu erhöhen.

Gemeinsame Noten:

• 304: Auch bekannt als 18/8 Edelstahl, Dies ist aufgrund seiner Vielseitigkeit und hervorragenden Korrosionsbeständigkeit die am häufigsten verwendete Sorte.
• 316: Enthält Molybdän, das eine hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in Meeres- und chemischen Umgebungen bietet.
• 310: Hochtemperaturbeständiger Stahl für Ofenteile und Wärmetauscher.

Anwendungen:
Austenitische Edelstähle sind in einer Vielzahl von Produkten zu finden, inklusive Küchenspülen, Ausrüstung für die Lebensmittelverarbeitung, Chemikalientanks, und architektonische Fassaden.

2. Ferritischer Edelstahl

Struktur:
Ferritischer Edelstahl hat eine kubisch raumzentrierte Form (BCC) Struktur, ähnlich dem von Kohlenstoffstahl, Dadurch ist es magnetisch und weniger duktil als austenitische Sorten.

Zusammensetzung:
Normalerweise enthaltend 10.5-30% Chrom und sehr kohlenstoffarm (weniger als 0.1%), Diese Stähle enthalten wenig bis gar kein Nickel, Dadurch sind sie kostengünstiger als austenitische Sorten.

Eigenschaften:
Ferritische Edelstähle bieten eine gute Korrosionsbeständigkeit und sind beständig gegen Spannungsrisskorrosion. Sie haben eine bessere Wärmeleitfähigkeit als austenitische Sorten, sind jedoch weniger zum Schweißen und Umformen geeignet.

Gemeinsame Noten:

• 430: Aufgrund seiner guten Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit wird es häufig in Automobilverkleidungen und Gerätepaneelen verwendet.
• 409: Enthält einen geringeren Chromgehalt, bietet mäßige Korrosionsbeständigkeit, Wird häufig in Abgassystemen von Kraftfahrzeugen verwendet.

Anwendungen:
Ferritische Edelstähle werden häufig in Automobilanwendungen verwendet, Industrieausrüstung, und Zierbesatz.

3. Martensitischer Edelstahl

Struktur:
Martensitischer Edelstahl hat ein raumzentriertes Tetragonal (BCT) Struktur. Es ist magnetisch und kann wärmebehandelt werden, um eine hohe Festigkeit und Härte zu erreichen.

Zusammensetzung:
Diese Stähle enthalten 12-18% Chrom, 0.1-1.2% Kohlenstoff, und wenig bis gar kein Nickel. Der hohe Kohlenstoffgehalt ermöglicht das Härten und Anlassen.

Eigenschaften:
Martensitische Edelstähle zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit aus, Härte, und mäßige Korrosionsbeständigkeit. Sie können wärmebehandelt werden, um ein breites Spektrum an mechanischen Eigenschaften zu erreichen, sind jedoch spröder und weniger korrosionsbeständig als andere Edelstahlfamilien.

Gemeinsame Noten:

• 410: Allzwecksorte mit guter Korrosionsbeständigkeit und hoher mechanischer Festigkeit.
• 420: Wird häufig für Besteck verwendet, da es auf Hochglanz poliert werden kann und scharfe Kanten behält.
• 440C: Durch den hohen Kohlenstoffgehalt eignet es sich für Anwendungen mit hohem Verschleiß.

Anwendungen:
Für Messerklingen werden martensitische Edelstähle verwendet, chirurgische Instrumente, Wellen, und Ventile.

4. Duplex-Edelstahl

Struktur:
Duplex-Edelstahl hat eine gemischte Mikrostruktur aus Austenit und Ferrit, typischerweise in a 50:50 Verhältnis. Diese Zweiphasenstruktur verleiht ihm einzigartige Eigenschaften.

Zusammensetzung:
Duplexstähle enthalten typischerweise 18-28% Chrom, 4.5-8% Nickel, und bis zu 5% Molybdän, mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Die ausgewogene Zusammensetzung verringert die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion und erhöht die mechanische Festigkeit.

Eigenschaften:
Diese Stähle vereinen die besten Eigenschaften austenitischer und ferritischer Güten, bietet hohe Festigkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, und gute Schweißbarkeit. Sie funktionieren auch in rauen Umgebungen gut, beispielsweise solche, die Chlorid und Schwefelsäure ausgesetzt sind.

Gemeinsame Noten:

• 2205: Die am häufigsten verwendete Duplex-Sorte, bekannt für seine hohe Festigkeit und Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion.
• 2507: Super-Duplex-Sorte mit noch höherer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Anwendungen:
Duplex-Edelstähle werden in der chemischen Verarbeitung verwendet, Öl- und Gasindustrie, Marineanwendungen, und Wärmetauscher.

5. Ausscheidungshärtung (PH) Edelstahl

Struktur:
PH-Edelstähle verfügen über eine einzigartige Mikrostruktur, die eine Wärmebehandlung ermöglicht, um eine hohe Festigkeit und Zähigkeit zu erreichen. Sie sind zunächst austenitisch oder martensitisch und unterliegen einer Ausscheidungshärtung, um feine Partikel zu bilden, die die Festigkeit erhöhen.

Zusammensetzung:
Diese Stähle sind mit Elementen wie Aluminium legiert, Kupfer, und Titan, die intermetallische Verbindungen bilden, die bei der Wärmebehandlung ausfallen.

Eigenschaften:
PH-Edelstähle bieten eine Kombination aus hoher Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, und hervorragende mechanische Eigenschaften. Sie können auf verschiedene Festigkeitsstufen wärmebehandelt werden, Dadurch sind sie vielseitig für viele anspruchsvolle Anwendungen geeignet.

Gemeinsame Noten:

• 17-4 PH: Die am häufigsten verwendete PH-Klasse, kombiniert hohe Festigkeit und mäßige Korrosionsbeständigkeit.
• 15-5 PH: Bietet eine verbesserte Zähigkeit 17-4 PH und wird häufig in Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt.

Anwendungen:
PH-Edelstähle werden in Luft- und Raumfahrtkomponenten verwendet, Hochleistungsventile, Getriebe, und andere feinmechanische Teile.