Edelstahl

Edelstahl (auch bekannt als rostfreier oder korrosionsbeständiger Stahl) ist ein hochlegierter Stahl mit hervorragender Beständigkeit gegen chemische und elektrochemische Korrosion. Seine Beständigkeit beruht auf einem Prozess, der als Passivierung bekannt ist, bei dem sich auf der Oberfläche des Materials eine sehr dünne Oxidschicht bildet, die den Stahl vor weiterer Degradation schützt.

Obwohl Edelstahl in den meisten Umgebungen gegen allgemeine Korrosion resistent ist, können unter bestimmten spezifischen Bedingungen lokale Korrosionsformen auftreten, wie Spalt-, Loch-, interkristalline oder Spannungsrisskorrosion. Zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen diese Korrosionsarten werden neben Chrom häufig weitere Elemente wie Nickel, Molybdän, Mangan hinzugefügt.

Arten von Edelstahl

Edelstähle werden nach ihrem Gehalt und ihrer Struktur in drei Hauptgruppen unterteilt:

• Ferritisch – magnetisch, korrosionsbeständig, werden z.B. in der Architektur und in der Automobilindustrie verwendet.
• Martensitisch – härtbar, sehr fest, geeignet für Werkzeuge und Turbinenschaufeln.
• Austenitisch – nicht magnetisch, hervorragend formbar und sehr beständig, häufig im Gesundheitswesen, bei Küchenutensilien und Rohrleitungen eingesetzt.

Es gibt auch Übergangstypen wie Duplexstähle (ferritisch-austenitisch) oder Superduplex- und Superferritstähle, die eine höhere Beständigkeit gegen extreme Bedingungen bieten.

Anwendungen in der Praxis

Dank seiner Eigenschaften wird Edelstahl in vielen Branchen eingesetzt:

• Lebensmittel- und Chemieindustrie
• Bauwirtschaft und Architektur
• Automobil- und Luftfahrtindustrie
• Schiffbau und maritime Ausrüstung

Zusammensetzung und Korrosionsbeständigkeit

Typische Zusammensetzungen von Edelstählen enthalten 12–30 % Chrom und bis zu 30 % Nickel. Gerade Chrom ist entscheidend für die Bildung der Schutzschicht aus Chromoxid, die nur 1–2×10⁻⁶ mm dick ist, das Material jedoch effektiv schützt. Zur Erreichung der Passivierung sind mindestens 10,5–13 % Chromanteil erforderlich.

In extrem aggressiven Umgebungen wie Salzsäure oder Schwefelsäure kann diese Passivschicht jedoch nicht ausreichen. In solchen Fällen werden weitere Legierungselemente wie Molybdän oder Stickstoff hinzugefügt.

Geschichte und Entwicklung

Die ersten Duplexstähle wurden in den 1930er Jahren in Schweden für die Papierindustrie entwickelt. Ein bedeutender Fortschritt erfolgte in den 1960er Jahren durch die Einführung des Sauerstoff-Argon-Entkohlungsverfahrens, das die Produktion von kohlenstoffarmen und gleichzeitig mit Stickstoff legierten Stählen ermöglichte.

Seit den 1970er Jahren werden superaustenitische und superduplex Stähle mit hoher Korrosionsbeständigkeit und sehr guter Schweißbarkeit hergestellt. Diese Legierungen dienen heute unter den anspruchsvollsten Bedingungen.

Struktureinschätzung von Edelstahl

Zur Bestimmung der Mikrostruktur werden sogenannte Schaeffler- und De Long-Diagramme verwendet, die den Einfluss der einzelnen Elemente (Chrom, Nickel, Kohlenstoff) auf die resultierende Struktur zeigen – ob der Stahl ferritisch, austenitisch oder martensitisch wird.

Edelstahl ist aufgrund seiner Beständigkeit, Festigkeit, Variabilität und Langlebigkeit zu einem unverzichtbaren Material für die moderne Industrie und den täglichen Gebrauch geworden.