Edelstahl-Rostfrei - Der Werkstoff

Historie

Der erste „nichtrostende Edelstahl“ wurde 1912 von der Fa. Krupp in Essen patentiert. Legierungen, die unter dem Oberbegriff „Edelstähle“ eingruppiert werden können, wurden bereits viel früher (ca. 1740 mit dem Tiegelstahl) entwickelt.

Begriffliche Einordnung

Für unsere Betrachtung ist wichtig, dass es sich bei diesen Stählen nicht einfach um „Edelstähle“ handelt, sondern um „Edelstahl Rostfrei“, eine spezielle Untergruppe.

Woraus besteht eigentlich "Edelstahl Rostfrei"?

Natürlich in der Hauptsache aus dem Element Eisen (FE)!
Dieses Element wird aber bei den Werkstoffbeschreibungen in der Regel nicht mehr mit angegeben. In vielen Werkstoffbeschreibungen werden nur die für die Eigenschaft wichtigen Legierungselemente benannt, z.B. Cr = Chrom, Ni = Nickel, Mo = Molybdän etc...

Wodurch ist Edelstahl Rostfrei so Widerstandsfähig gegen Korrosion?

Als eines der wichtigsten Legierungselemente ist Chrom (Cr) ab einem Anteil von ca. 12% maßgebend für die sich mit Sauerstoff zusammen bildende, schützende Oxydschicht an der Oberfläche des Stahls. Diesen Vorgang nennt man „passivieren“ und er kann mehrere Tage benötigen. Um bei Oberflächenbeschädigungen, z. B. durch mechanische Bearbeitung, nicht so lange warten zu müssen, kann man mit Salpetersäure (einer oxidierenden Säure) diesen Vorgang erheblich beschleunigen. Das Hinzulegieren weiterer Metalle, wie z.B. das Mo=Molybdän, verbessert noch einmal deutlich die Korrosionsbeständigkeit.

Worauf muss geachtet werden?

In Umweltbereichen in denen kein Sauerstoff vorkommt, kann Edelstahl Rostfrei, wenn sich vorab noch keine schützende Schicht bilden konnte, genauso korrodieren wie jeder andere rostende Stahl. Z.B. in morastigen oder schlammigen sauerstoffarmen Gewässern, können Schweißnähte, wenn sie nicht ordentlich nachbehandelt wurden, sehr schnell korrodieren. Außerdem können Wärmeeinflüsse wie z.B. durch unsachgemäßes Schweißen oder eine Wärmebehandlung (Glühen/Härten) das Werkstoffgefüge derart verändern, dass der Edelstahl Rostfrei wieder korrodiert oder sogar brüchig, d.h. spröde wird.

Welches sind die gebräuchlichen Bezeichnungen?

Uns begegnen heute viele Bezeichnungen wie z.B. V4A, V2A oder 18/10.
Die Kurzbezeichnungen wie „V4A“ stammen aus dem Versuchslabor der Fa. Krupp und bezeichnen eine Versuchsreihe. Daraus abgeleitet finden wir bei den Schraubenteilen aus Edelstahl Rostfrei häufig die Bezeichnung „A4“. Die Zahlen 18/10 z.B. auf vielen Haushalts-Essbestecken stehen für die Legierungsbestandteile Chrom (18 %) und Nickel (10 %). Begriffe wie z.B. Cromargan, Remanit oder Nirosta sind firmeninterne Markenbezeichnungen. Diese Beispiele sind sehr allgemein und für eine Werkstoffbezeichnung zu ungenau. Es gibt viele Sorten von Edelstahl Rostfrei mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften und Anwendungsgebieten, daher ist es wichtig für bestimmte Einsatzbereiche immer die Werkstoffnummer anzugeben.

Als Beispiel Werkstoff Nr. 1.4301 (allg. V2A oder A2) Die Zahl „1“ vor dem Punkt steht in diesem Ordnungssystem für Stahl. Die Zahl „4“ nach dem Punkt kennzeichnet, dass es sich hier um einen nichtrostenden Stahl handelt. Um die chemische Zusammensetzung begrifflich besser handhaben zu können, gibt es außerdem die genormte Kurzbezeichnung.

In unserem Beispiel lautet diese:  X5CrNi18 -10
Die Bedeutung der Bestandteile dieser Bezeichnung:

• X5 = Kohlenstoffgehalt in hundertstel Gewichtsprozent (Beispiel: 0,05 %)
• Cr = Chrom
• Ni = Nickel
• 18 = 18 % Chrom
• 10 = 10 % Nickel

Wichtige und häufige Stähle aus "Edelstahl Rostfrei" im Bauwesen sind:

Einfluss der Legierungselemente auf die Stahleigenschaften nichtrostender Edelstähle

Physikalische Eigenschaften

Sowohl die chemische Zusammensetzung des Werkstoffs als auch eine mögliche Kaltverformung haben Auswirkungen auf die Magnetisierbarkeit. Edelstahl Rostfrei kann danach und je nach Gefügeart magnetisch reagieren.