Edelstahl Referat. von Cornelius Heiermann und Andre Roesmann

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1 Edelstahl Referat von Cornelius Heiermann und Andre Roesmann

2 Inhalt Geschichte des Edelstahls Einleitung Schützende Oxidschicht Einteilung der nichtrostenden Stähle Eigenschaften der nichtrostenden Stähle Spannungsriss und Lochfrassbeständigkeit Legierungen Einsatzgebiete und Vorteile Quellen

3 Geschichte von Edelstahl Der schwedische Bergrat "Axel F. von Cronstedt" benannte 1754 ein von ihm entdecktes Metall "Nickel fanden "L. N. Vauquelin" und "M. H. Klaproth" ein neues Metall im Rotbleierz, das wegen seiner Vielfarbigkeit "Chrom" genannt wurde experimentierte Michael Faraday mit Chrom-Stahl und Nickel-Stahl- Verbindungen. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts begann man Stahl industriell mit diesen Metallen zu legieren. In der 1909 neu eröffneten Forschungsanstalt des Hauses Krupp wurde unter der Leitung von "Benno Strauss" ein Weg gefunden, die Eigenschaften von Chrom und Nickel optimal zu kombinieren. Am 18. Oktober 1912 erteilte dann das Kaiserliche Patentamt das Patent für rostfreien Edelstahl

4 Einleitung Stähle gelten als nichtrostend wenn sie sich durch besondere Beständigkeit gegenüber chemisch angreifenden Stoffen auszeichnen, sie enthalten mindestens 10,5 % Chrom (Cr). Höhere Cr-Gehalte und weitere Legierungsbestandteile wie Nickel (Ni) und Molybdän (Mo) erhöhen die Korrosionsbeständigkeit weiter. Darüber hinaus kann das Zulegieren bestimmter anderer Elemente auch weitere Eigenschaften positiv beeinflussen, z. B. Niob, Titan (Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion) Stickstoff (Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit) Schwefel (Spanbarkeit) oder durch Absenken des C-Gehaltes (Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion).

5 Schützende Oxidschicht Nichtrostende Stähle sind mit steigendem Chromgehalt beständig gegen Korrosion auf Grund der Ausbildung chromreicher Oxidschichten auf den Werkstoffoberflächen. Die Oxidschicht oder auch Passivschicht trennt Werkstoff und Medium voneinander und behindert so die an der Korrosion beteiligten Prozesse wie Stofftransport, Durchtrittsreaktionen und chemische Stoffumwandlungen. Der Auf- und Abbau der Passivschicht ist ein im Gleichgewicht befindlicher dynamischer Prozess, bei mechanischer Beschädigung der Passivschicht bildet sich diese spontan wieder aus.

6

7 Einteilung der nichtrostenden Stähle

8 Eigenschaften der nichtrostenden Stähle Die ferritischen Stähle besitzen Eigenschaften bedingt schweißbar gute Warm- und Kaltumformbarkeit magnetisch nicht härt- und vergütbar hohe Beständigkeit gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion Die martensitischen Stähle besitzen die Eigenschaften hohe Verschleißfestigkeit und Schneidhaltigkeit gute Umformbarkeit

9 Die austenitischen CrNi-Stähle besitzen die Eigenschaften: sehr gute Korrosionsbeständigkeit, jedoch anfällig für Spannungsrisskorrosion sehr gute Schweißbarkeit nicht magnetisierbar sehr gute Warm- und Kaltumformbarkeit bedingt durch das hohe Dehnungsvermögen nicht härtbar, jedoch Steigerung der Festigkeitswerte durch Kaltverfestigung hoher Wärmeausdehnungskoeffizient, niedrige Wärmeleitfähigkeit hohe Kerbschlagarbeitswerte auch bei tiefen Temperaturen Die Duplex-Stähle besitzen die Eigenschaften die 0,2% Dehngrenze liegt deutlich oberhalb die der austenitischen Stähle, bei guten Zähigkeitskennwerten günstige Dauerschwingfestigkeit auch in korrosiven Medien bessere Beständigkeit gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion gegenüber austenitischen Stählen gute Umformbarkeit, gute Schweißbarkeit

10 Spannungsrisskorrosion

11 Lochfraßbeständigkeit

12 Legierungselemente Tantal/Niob: Korrosions-, Wärmebeständigkeit Wolfram: hoher Schmelzpunkt (3380 C), hohe Härte, Festigkeit, Zähigkeit guter Verschleißwiderstand Vanadium: verbessert Verschleißverhalten und Festigkeit Silicium: Korrosions-, Wärmebeständigkeit, setzt magnetische Wattverluste bei z.b. Dynamos herunter Mangan: Reiniger, verbessert mechanische Eigenschaften Titan: hohe Festigkeit, Hitze- und Korrosionsbeständigkeit Molybdän: Säurebeständigkeit, Zunderfest Speziellegierungen Cobalt: verbessert die Zähigkeit, doppelt so hart wie Eisen ferromagnetisch und korrosionsbeständig

13 Einsatzgebiete

14 Vorteile

15 Quellen Dubbel (Bibel der Maschinenbauer) Stahlwerke Südwestfalen: Nichtrostende Stähle, Druckschriften-Nr. 400, Siegen-Geisweid,Juni 1977

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