Korrosionsbeständigkeit von Edelstählen – Alles, was Sie wissen müssen
Der Begriff Korrosion (lat.: corrodere= zersetzen, zerfressen) bezeichnet die Reaktion von metallischen Werkstoffen mit ihrer Umgebung, was zu einer Veränderung und Beeinträchtigung des Metalls führen kann. Die Reaktion kann zum Beispiel durch den Kontakt mit Sauerstoff (Rostbildung), Feuchtigkeit oder verschiedenen Salzen verursacht werden. Korrosionsbeständigkeit definiert demnach die Eigenschaft eines Metalls, äußeren Einflüssen zu widerstehen und in Verbindung mit anderen Elementen inert zu bleiben.
Korrosionsbeständige Edelstähle werden auch chemie-, rost-, säure- und hitzebeständige Stähle genannt und gehören zu den legierten Edelstählen. Die Korrosionsbeständigkeit ist primär abhängig von den Legierungselementen, aber auch die Oberflächen- und Gefügestruktur haben eine wichtige Bedeutung für die Beständigkeit des Stahls gegenüber äußeren Einflüssen.
Legierungselemente korrosionsbeständiger Edelstähle
Nichtrostende korrosionsbeständige Edelstähle erhalten ihre besonderen Eigenschaften durch die Legierung mit Chrom, welches in Verbindung mit Sauerstoff eine dichte, feste und transparente Schutzschicht aus Chromoxid bildet. Die Chromoxidschicht ist nur wenige Nanometer stark und schützt dennoch den Stahl effektiv vor Korrosion. Dies ist bei unlegierten oder niedriglegierten Stählen nicht der Fall. Die Passivschicht kann sich bei Beschädigung wie Kratzer automatisch erneuern, wenn genügend Sauerstoff und Zeit zur Regeneration verfügbar ist. Ein Anteil von mindestens 10,5 % Chrom ist notwendig, um eine Stahlsorte korrosionsbeständig zu machen. Das Element Chrom ist demnach eines der Hauptlegierungselemente. Weitere LEGIERUNGSELEMENTE sind besonders Nickel, welches Stahl mit einem Anteil ab 10 % gegen viele Säuren beständiger macht. Für noch höhere Ansprüche an das Material wird insbesondere Molybdän zulegiert. Diese Vorgänge sind im Einzelnen viel komplexer, als an dieser Stelle erläutert werden kann. Wenn keine Passivschicht auf dem Stahl vorhanden ist, können sich vor allem in Verbindung mit Feuchtigkeit elektrochemische Korrosionselemente bilden, die einen Angriff bewirken.
Gefügestruktur korrosionsbeständiger Edelstähle
Für eine hohe Korrosionsbeständigkeit ist es wichtig, dass ein möglichst stabiles und homogenes Gefüge des Edelstahls vorliegt. Die korrosionsbeständigen Stähle werden entsprechend ihres Gefügezustands in vier Hauptgruppen eingeteilt.
Ferritische Stähle
Ferritische Stähle gelten mit einem Anteil von 11 % bis 13 % Cr als rostträge, weil sie nur einen geringen Korrosionswiderstand besitzen. Andere mit etwa 17% Cr haben eine höhere Korrosionsbeständigkeit, die durch legieren von etwa 1 % Mo noch verbessert wird.
Martensitische Stähle
Die martensitischen Stähle, mit einem Chromanteil von etwa 12-18 % Cr und Kohlenstoffgehalten ab etwa 0.2 % und höher, erhalten durch ihre Härtbarkeit höhere Festigkeitswerte als die übrigen nichtrostenden Stähle. Die Korrosionsbeständigkeit ist akzeptabel, aber für Anwendungsbereiche wie der Lebensmittelindustrie oder Medizintechnik nicht ausreichend.
Austenitische Stähle
Austenitische Stähle sind mit etwa 18 % Chrom und mindestens 10 % Nickel legiert. Ihr wesentlichstes Merkmal ist die hohe Rost- und Säurebeständigkeit, die mit steigenden Cr- und Ni-Gehalten weiter verbessert wird.
Duplexstähle
Duplexstahl besitzt ein austenitisch-ferritisches Gefüge und weist höhere Festigkeiten als austenitischer Stahl auf. Die guten mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsstabilität führte in vielen Anwendungsbereichen zur Substitution von Austenit durch Duplexstahl.
Anwendungsgebiete korrosionsbeständiger Edelstähle
Wie eingangs erläutert, gibt es eine Vielzahl an korrosionsbeständigen Stählen und dementsprechend auch eine Vielfalt an Anwendungsgebieten. Rostfreie Stähle sind als Walz- oder Schmiedematerial und Stahlguss verfügbar. Anwendungen finden sich im Automobilbau, der lebensmittelverarbeitenden Industrie, der Medizintechnik, der Armaturenindustrie, der Befestigungstechnik und vielem mehr.
Korrosionsbeständigen Edelstahl härten mit BORINOX®
Mit dem BORINOX® Verfahren zur Härtung von Edelstahl können Duplexstähle, martensitische ausscheidungshärtbare Stähle, austenitische Stähle, sowie Nickelbasislegierungen gehärtet werden, ohne dabei die Korrosionsbeständigkeit zu mindern. Die Oberflächenhärte wird je nach Stahlsorte von 280 HV bis auf 1.700 HV gesteigert. Besonders gut ist austenitischer Stahl für die Behandlung mit BORINOX® geeignet. Einen entscheidenden Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit im jeweiligen Anwendungsfall haben der Werkstoff und die Wahl geeigneter vorgeschalteter Fertigungsprozesse. Für eine qualifizierte Beratung stehen Ihnen unsere Werkstoffspezialisten zur Seite.
