Edelstahlist eine Abkürzung für „rostfreier und säurebeständiger Stahl“. Stahl, der Korrosion durch schwache korrosive Medien wie Luft, Dampf und Wasser widersteht, wird als Edelstahl bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird Stahl, der der Korrosion durch chemisch korrosive Medien (wie Säuren, Laugen und Salze) widersteht, als säurebeständiger Stahl bezeichnet. In der Praxis wird Stahl, der gegen schwach korrosive Medien beständig ist, üblicherweise als Edelstahl bezeichnet, während Stahl, der gegen chemisch korrosive Medien beständig ist, als säurebeständiger Stahl bezeichnet wird. Aufgrund der Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung ist ersteres möglicherweise nicht beständig gegen chemische Korrosion, während letzteres im Allgemeinen rostfreie Eigenschaften besitzt. Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl hängt von den Legierungselementen im Stahl ab. Typischerweise wird gewöhnlicher rostfreier Stahl je nach metallografischer Struktur in drei Typen unterteilt: austenitischer rostfreier Stahl, ferritischer rostfreier Stahl und martensitischer rostfreier Stahl. Basierend auf diesen drei primären metallografischen Strukturen wurden für spezifische Anforderungen und Zwecke auch Duplexstahl, ausscheidungshärtender Edelstahl und hochlegierter Stahl mit weniger als 50 % Eisengehalt entwickelt.
Klassifizierung nach metallografischer Struktur:
Austenitischer Edelstahl: Hat hauptsächlich eine flächenzentrierte kubische Struktur (CY-Phase) ohne Magnetismus. Es kann hauptsächlich durch Kaltumformung verstärkt werden, was zu einem gewissen Magnetismus führen kann. Das American Iron and Steel Institute (AISI) verwendet Zahlen aus der 200er- und 300er-Reihe, wie 304, um austenitische rostfreie Stähle zu kennzeichnen.
Ferritischer Edelstahl: Hat hauptsächlich eine kubisch-raumzentrierte Struktur (Phase) mit magnetischen Eigenschaften. Es kann im Allgemeinen nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden, kann jedoch durch Kaltumformung leicht gestärkt werden. AISI bezeichnet diesen Typ mit Nummern wie 430 und 446.
Martensitischer Edelstahl: Seine Matrix hat eine martensitische Struktur (entweder kubisch-raumzentriert oder kubisch) mit magnetischen Eigenschaften und der Fähigkeit, mechanische Eigenschaften durch Wärmebehandlung anzupassen. AISI verwendet Zahlen wie 410, 420 und 440 zur Bezeichnung martensitischer rostfreier Stähle. Martensit kann bei hohen Temperaturen eine austenitische Struktur aufweisen und sich bei angemessener Abkühlung auf Raumtemperatur in Martensit umwandeln (sogenanntes Härten).
Austenitisch-ferritischer (Duplex) Edelstahl: Kombiniert austenitische und ferritische Phasen, wobei die Minoritätsphase typischerweise mehr als 15 % der Struktur ausmacht, und weist magnetische Eigenschaften auf. Duplex-Edelstahl kann durch Kaltumformung verstärkt werden, wobei 329 ein typisches Beispiel ist. Im Vergleich zu austenitischen Edelstählen weisen Duplex-Edelstähle eine höhere Festigkeit und eine verbesserte Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion, Chlorid-Spannungskorrosion und Lochfraß auf.
Ausscheidungshärtender Edelstahl: Hat eine austenitische oder martensitische Matrix und kann durch Ausscheidungshärtungsbehandlung gehärtet werden. AISI bezeichnet es mit Zahlen der 600er-Reihe, wie zum Beispiel 630 oder 17-4PH. Im Allgemeinen weist austenitischer Edelstahl aufgrund seiner Legierungselemente eine überlegene Korrosionsbeständigkeit auf. Ferritischer Edelstahl eignet sich für leicht korrosive Umgebungen, während martensitische und ausscheidungshärtende Edelstähle ideal für Umgebungen mit leichter Korrosion sind, in denen eine hohe Festigkeit oder Härte erforderlich ist.
Dickendifferenzierung:
Aufgrund geringfügiger Verformungen der Walzen während des Walzvorgangs kann die Dicke von Stahlplatten geringfügig variieren und ist häufig in der Mitte dicker und an den Rändern dünner. Bei der Messung der Dicke schreibt die nationale Norm vor, Messungen im mittleren Abschnitt der Platte vorzunehmen.
Toleranzen werden im Allgemeinen je nach Markt- und Kundenanforderungen in große und kleine Toleranzen eingeteilt.
Faktoren, die die Rostbeständigkeit von Edelstahl beeinflussen:
Gehalt an Legierungselementen: Im Allgemeinen ist Stahl mit einem Chromgehalt über 10,5 % weniger anfällig für Rost. Ein höherer Nickel- und Chromgehalt verbessert die Korrosionsbeständigkeit, wie im Fall von Edelstahl 304, der 8-10 % Nickel und 18-20 % Chrom enthält, was ihn normalerweise rostbeständig macht.
Veredelungsprozesse: Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl wird auch durch die Produktionsprozesse beeinflusst. Hersteller von hochwertigem Edelstahl mit fortschrittlicher Ausrüstung und Technik können eine stabile Produktqualität gewährleisten, indem sie Legierungselemente präzise steuern, Verunreinigungen entfernen und optimale Kühltemperaturen für Stahlbarren aufrechterhalten und so weniger rostanfälligen Stahl produzieren. Im Gegensatz dazu gelingt es kleineren Herstellern mit veralteter Technologie möglicherweise nicht, Verunreinigungen effektiv zu entfernen, was zu Produkten führt, die anfälliger für Rost sind.
Externe Umgebung: Edelstahl ist in trockenen und belüfteten Umgebungen rostbeständiger. Hohe Luftfeuchtigkeit, anhaltender Regen oder Umgebungen mit hohem Säure- oder Alkaligehalt verursachen eher Rost. Sogar Edelstahl 304 kann unter rauen Umgebungsbedingungen rosten.
Rostentfernungstechniken für Edelstahl:
Chemische Methoden: Verwenden Sie Beizpaste oder -spray, um den verrosteten Bereich erneut zu passivieren und einen Chromoxidfilm zu bilden, um die Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen. Nach dem Beizen ist unbedingt ein Spülen mit klarem Wasser erforderlich, um alle Schadstoffe und Säurerückstände gründlich zu entfernen. Auch das Polieren mit Geräten und das anschließende Versiegeln mit Polierwachs kann helfen.
Mechanische Methoden: Methoden wie Sandstrahlen, Kugelstrahlen mit Glas- oder Keramikpartikeln, Schleifen und Polieren sind wirksam. Durch die mechanische Reinigung können Verunreinigungen wie abgetragene Materialien, Polierrückstände oder Partikel entfernt werden, die insbesondere bei feuchten Bedingungen zur Korrosion beitragen können. Die mechanische Reinigung ist unter trockenen Bedingungen am effektivsten. Es reinigt jedoch nur die Oberfläche und verändert nicht die inhärente Korrosionsbeständigkeit des Materials. Daher empfiehlt es sich, nach der mechanischen Reinigung zu polieren und zu versiegeln.
Gängige Edelstahlsorten und Eigenschaften:
Edelstahl 304: Einer der am häufigsten verwendeten austenitischen Edelstähle, geeignet für die Herstellung von Tiefziehteilen, Säuretransportrohren, Behältern, Strukturteilen und verschiedenen Instrumentenkörpern. Es kann auch für nichtmagnetische Geräte und Komponenten mit niedriger Temperatur verwendet werden.
Edelstahl 304L: Entwickelt, um die interkristalline Korrosionstendenz von Edelstahl 304 unter bestimmten Bedingungen aufgrund von Cr23C6-Ausfällungen zu beseitigen. Es bietet im Vergleich zu Edelstahl 304 eine überlegene Sensibilisierungsbeständigkeit gegen interkristalline Korrosion, mit ähnlichen Eigenschaften wie Edelstahl 321, aber etwas geringerer Festigkeit. Es wird hauptsächlich für korrosionsbeständige Geräte und Teile verwendet, die ohne Lösungsbehandlung geschweißt werden müssen.
Edelstahl 304H: Eine Teilmenge von 304 mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,04 % bis 0,10 %, die eine bessere Hochtemperaturleistung als Standard 304 bietet.
Edelstahl 316: Fügt 10Cr18Ni12-Stahl Molybdän hinzu und sorgt so für eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in reduzierenden Umgebungen und eine hervorragende Lochfraßbeständigkeit, wodurch es für den Einsatz in Meerwasser und anderen Medien geeignet ist.
Edelstahl 316L: Ein kohlenstoffarmer Stahl mit guter Sensibilisierungsbeständigkeit und interkristalliner Korrosionsleistung, geeignet für dickwandige geschweißte Komponenten und Geräte, wie z. B. korrosionsbeständige Materialien in petrochemischen Geräten.
Edelstahl 316H: Eine Teilmenge von 316 mit 0.04 % bis 0,10 % Kohlenstoffgehalt, die eine verbesserte Hochtemperaturleistung bietet.
Edelstahl 317: Bietet eine bessere Lochfraß- und Kriechbeständigkeit als 316L und eignet sich zur Herstellung von petrochemischen Geräten und Geräten, die gegen organische Säuren beständig sind.
321 Edelstahl: Ein mit Titan stabilisierter austenitischer Edelstahl, der eine verbesserte interkristalline Korrosionsbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen bietet. Es wird im Allgemeinen nicht außerhalb von Hochtemperatur- oder wasserstoffbeständigen Anwendungen empfohlen.
347 Edelstahl: Ein niobstabilisierter austenitischer Edelstahl mit interkristalliner Korrosionsbeständigkeit ähnlich 321 in sauren, alkalischen und salzhaltigen Umgebungen sowie guten Schweißeigenschaften. Es wird hauptsächlich in der Energie- und Petrochemieindustrie für Behälter, Rohrleitungen, Wärmetauscher, Schächte und Ofenrohre in Industrieöfen verwendet.
904L Edelstahl: Ein superaustenitischer Edelstahl mit einem Nickelgehalt von 24 %-26 % und einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,02 %, der eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bietet, insbesondere in nicht oxidierenden Säuren wie Schwefelsäure, Essigsäure, Ameisensäure usw Phosphorsäuren. Es ist korrosionsbeständig in Schwefelsäure bei Temperaturen unter 70 Grad und beständig gegen jede Konzentration und Temperatur von Essigsäure und Ameisen-Essigsäure-Mischungen. Einige europäische Instrumentenhersteller verwenden 904L für wichtige Teile, wie die Messrohre von Massendurchflussmessern von E+H und die Gehäuse von Rolex-Uhren.
440C Edelstahl: Ein martensitischer Edelstahl mit der höchsten Härte unter den härtbaren Edelstählen, mit einer Härte von HRC57. Es wird hauptsächlich für Düsen, Lager, Ventilkerne, Ventilsitze, Hülsen und Ventilschäfte verwendet.
17-4PH-Edelstahl: Ein martensitischer ausscheidungshärtender Edelstahl mit einer Härte von HRC44, der hohe Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit bietet. Es ist nicht für Temperaturen über 300 Grad geeignet und wird häufig für Offshore-Plattformen, Turbinenschaufeln, Ventilkerne, Ventilsitze, Hülsen und Ventilschäfte verwendet.
Serie 300 – austenitischer Chrom-Nickel-Edelstahl:
301: Bietet eine gute Duktilität, eignet sich zum Umformen von Produkten und kann durch mechanische Bearbeitung schnell aushärten. Es hat eine bessere Verschleißfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit als Edelstahl 304.
302: Im Wesentlichen eine Variante von 304 mit höherem Kohlenstoffgehalt, die durch Kaltwalzen eine höhere Festigkeit erreicht.
302B: Enthält mehr Silizium für eine erhöhte Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen.
303 und 303Se: Schwefel- bzw. selenhaltige Edelstähle, die für eine einfache Bearbeitung und eine hohe Oberflächenhelligkeit ausgelegt sind. Edelstahl 303Se wird auch in Anwendungen verwendet, die ein Heißstauchen erfordern.
304N: Enthält Stickstoff zur Steigerung der Festigkeit.
305 und 384: Hat einen höheren Nickelgehalt mit einer niedrigen Kaltverfestigungsrate und eignet sich für Anwendungen mit hoher Kaltumformung.
308: Wird in Schweißstäben verwendet.
