Jeder kennt Edelstahl, aber Laien wissen im Allgemeinen nicht, dass Edelstahl in verschiedene Typen und sogar Hunderte Güteklassen unterteilt ist.
„Edelstahl“ ist ein sehr allgemeiner Begriff. Gemäß der europäischen Norm EN 10088 bezieht sich Edelstahl auf eine Kategorie von Metallmaterialien mit einem Chromgehalt (Cr) von mehr als 10,5 % und Korrosionsschutzfunktion. Aus Leistungsgründen können auch andere Legierungselemente hinzugefügt werden.
Im Allgemeinen wird Edelstahl in fünf Kategorien unterteilt: martensitischer Edelstahl, ferritischer Edelstahl, austenitischer Edelstahl, Duplexstahl und ausscheidungshärtender Edelstahl.
Um diese fünf Edelstahlsorten schnell unterscheiden zu können, kann eine vorläufige Beurteilung anhand des Legierungsgehalts des Materials erfolgen.
Martensitischer Edelstahl
Abbildung 1 Martensitischer Edelstahl
Martensitischer Edelstahl gehört zur Fe-Cr-C-(Ni-Mo)-Legierung – die wichtigsten Legierungselemente sind Eisen, Chrom und Kohlenstoff, und einige Sorten enthalten Nickel und Molybdän.
Das Merkmal dieses Materialtyps ist, dass der Chromgehalt (Cr) zwischen 11,5 und 18 % liegt. Im Vergleich zu anderen Edelstahlsorten ist sein Kohlenstoffgehalt (C) sehr hoch und liegt zwischen 0,15 und 1,2 %. Es ist zu beachten, dass der Kohlenstoffgehalt von allgemeinem legiertem Stahl wie Q355B nur etwa 0,2 % beträgt.
Diese Art von Material kann durch Wärmebehandlung gehärtet werden, um eine höhere Festigkeit und Härte zu erreichen. Martensitischer Edelstahl ist grundsätzlich magnetisch, und diese Eigenschaft kann auch als vorläufige Methode zur Beurteilung der Materialart verwendet werden.
Martensitischer Edelstahl wird häufig zur Herstellung von Produkten verwendet, die eine höhere Härte erfordern, wie etwa Küchenmesser, chirurgische Instrumente oder Lager.
Ferritischer Edelstahl
Abbildung 2 Ferritischer Edelstahl
Ferritischer Edelstahl gehört zur Fe-Cr-(Mo)-Legierung – die wichtigsten Legierungselemente sind Eisen und Chrom, einige Sorten enthalten zudem Molybdän.
Im Vergleich zu Martensit hat ferritischer Edelstahl einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt, im Allgemeinen unter 0,08 %, aber einen viel größeren Bereich des Chromgehalts - 10,5–30 %.
Ferrit ist auch magnetisch. Diese Art von Material lässt sich durch Wärmebehandlung nur schwer härten und wird im Allgemeinen in Situationen verwendet, in denen keine hohen Anforderungen an die Zähigkeit gestellt werden, die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion durch Chloride jedoch hoch ist, wie z. B. bei Autoauspuffanlagen, Autoverkleidungen, Warmwassertürmen und anderen Geräten.
Austenitischem Edelstahl
Abbildung 3 Austenitischer Edelstahl
Austenitischer Edelstahl gehört zur Fe-Cr-Ni (Mo)-Legierung – die wichtigsten Legierungselemente sind Eisen, Chrom, Nickel und einige Sorten enthalten Molybdän.
Ähnlich wie bei Ferrit liegt der Kohlenstoffgehalt bei austenitischem Edelstahl normalerweise unter 0,08 %, der Chromgehalt liegt zwischen 16 und 28 % und der Nickelgehalt ist mit - 3,5 bis 32 % viel größer.
Der Legierungsgehalt dieser Werkstoffe sorgt dafür, dass sie von kryogenen Temperaturen bis zum Schmelzpunkt stets eine austenitische Struktur beibehalten. Wie Martensit kann auch Austenit durch Wärmebehandlung gehärtet werden, um seine mechanischen Eigenschaften zu verändern.
Es ist zu beachten, dass austenitischer Edelstahl im Allgemeinen nicht magnetisch ist, aber im Allgemeinen magnetisch wird, wenn er ohne Lösungsglühen kaltverformt wird. Das größte Merkmal von Austenit ist seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Duktilität und Zähigkeit.
Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften wird Austenit im Allgemeinen zur Herstellung von lebensmittelechtem Küchengeschirr, chemischen Industriegeräten, Bauprodukten usw. verwendet.
Duplex-Edelstahl
Fiture 4 Duplex Edelstahl
Duplex-Edelstahl gehört zur Legierung Fe-Cr-Ni-(Mo)-N – die wichtigsten Legierungselemente sind Eisen, Chrom, Nickel, Stickstoff und einige Sorten enthalten Molybdän.
Die sogenannte „Dualphase“ bedeutet, dass die Ferritstruktur und die Austenitstruktur jeweils 50 % ausmachen und seine Leistungsfähigkeit zudem die Vorteile von Ferrit und Austenit in sich vereint – es hat eine höhere Streckgrenze und Zugfestigkeit als Austenit und ist magnetisch.
Der Kohlenstoffgehalt von Duplex-Edelstahl ist der niedrigste aller Edelstähle – weniger als 0,03 %. Die Untergrenze des Chromgehalts ist höher als bei anderen Edelstählen - 21~26 %. Der Nickelgehalt beträgt 3,5~8 %. Einige einzelne Sorten enthalten Molybdän, aber im Allgemeinen wird dieser Wert 4,5 % nicht überschreiten.
Duplex-Edelstahl kann allgemein in Schiffsausrüstungen, petrochemischen Anlagen, Wärmetauschern, Papierherstellungsanlagen usw. verwendet werden.
Ausscheidungshärtender rostfreier Stahl
Abbildung 5 Aushärtbarer rostfreier Stahl
Ausscheidungshärtender Edelstahl gehört zur Legierung Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N – die wichtigsten Legierungselemente sind Eisen, Chrom, Nickel und Stickstoff, und einige Sorten enthalten Molybdän, Aluminium, Kupfer und Niob.
Diese Art von Edelstahl zeichnet sich durch mäßige Korrosionsbeständigkeit und einfache Verarbeitung aus und kann nach einer Wärmebehandlung bei relativ niedrigen Temperaturen (im Allgemeinen 500–800 Grad) eine sehr hohe Festigkeit erzielen.
Ausscheidungsgehärteter Edelstahl hat eine anfängliche Mikrostruktur aus Austenit oder Martensit. Austenitischer Edelstahl kann durch Wärmebehandlung in Martensit umgewandelt werden, bevor die Ausscheidungshärtung erfolgt. Wenn der Martensit angelassen wird, führt die resultierende Wärmealterungsbehandlung dazu, dass harte intermetallische Verbindungen aus dem Gitter ausgeschieden werden, und dann erfolgt die Ausscheidungshärtung.
Nach der Wärmebehandlung kann dieser Materialtyp eine Streckgrenze erreichen, die 3 oder sogar 4 Mal so hoch ist wie die von austenitischem Edelstahl - 520MPa~1500MPa. Daher wird es hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrtindustrie und anderen Hightech-Bereichen verwendet, in denen eine hohe Materialfestigkeit erforderlich ist.
