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© KOHLER 2023HANS KOHLER AG, Claridenstrasse 20, Postfach, CH-8022 Zürich, Telefon 044 207 11 11, Fax 044 207 11 10 1173.3 Die wichtigsten Legierungselementeund ihr Einfluss auf die Eigenschaften des StahlsDas Gefüge, d.h. die mikroskopische Struktur der Stähle, wird einerseits durch die chemische Zusammensetzung (Legierung) und andererseits durch eine allfällige Wärmebehandlung massgeblich beeinflusst. Die Wirkung der wichtigsten Legierungselemente für korrosionsbeständige Edelstähle ist im folgenden kurz zusammengefasst. Der Einfluss der Austenit resp. Ferrit bildenden Elemente auf die Ausbildung des Gefüges kann aus dem Schaeffler-Diagramm (s. Kap. 7.7) und aus untenstehender Grafik herausgelesen werden.Einteilung der korrosionsbeständigen Stähleaufgrund ihres Chrom- und Nickelgehaltes3.3.1 Chrom (Cr)Die korrosionsbeständigen Stähle verdanken ihre Beständigkeit v.a. dem Legierungselement Cr, welches auf der Stahloberfläche eine dichte, beständige und fest haftende Oxid- oder Passivschicht bildet (s.a. Kapitel 2.3). Ab einemCr-Gehalt von mind. 10.5% spricht man von korrosionsbeständigen Stählen. Cr erhöht zudem die Festigkeit des Stahls spürbar ohne die Dehnbarkeit wesentlich zu verschlechtern. Zudem werden Warmfestigkeit und Zunderbeständigkeit markant verbessert. 3.3.2 Kohlenstoff (C)Mit steigendem C-Gehalt steigt die Festigkeit des Stahls sowie die Härtbarkeit bei den martensitischen Stählen. Dagegen nehmen Schweiss-, Dehn-, Schmied- und Bearbeitbarkeit ab. Cr bildet zusammen mit C leicht Karbide. Um zu verhindern, dass dem Gefüge durch die Karbidbildung Cr entzogen und dadurch die Korrosionsbeständigkeit lokal reduziert wird, muss der C-Gehalt in korrosionsbeständigen Stählen tief gehalten werden oder es muss durch Stabilisierungselemente, d.h. Elemente die noch leichter Karbide bilden als Cr, die Bildung von Cr-Karbiden verhindert werden.C fördert die Austenitbildung.3.3.3 Nickel (Ni)Ni verbessert die Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion und Verzunderung sowie die Kerbschlagzähigkeit bei tiefen Temperaturen. Zudem erhöht es die Festigkeit, v.a. die Warmund Dauerfestigkeit auf Kosten der Zerspan- und Verformbarkeit. Ni ist ein Austenitbildner.3.3.4 Molybdän (Mo)Mo verbessert die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere die Lochfrassbeständigkeit in chloridhaltigen Lösungen, schon bei Gehalten von wenigen Prozenten ganz erheblich. Auf die mechanischen Eigenschaften wirkt es sich gleich aus wie Ni. Mo ist ein Ferritbildner.3.3.5 Kupfer (Cu)Cu erhöht schon ab Konzentrationen von 1.5% die Beständigkeit des Stahls gegen reduzierende Säuren wie z.B. Schwefelsäure.3.3.6 Silizium (Si), Aluminium (Al)Si und Al sind Ferritbildner. Sie erhöhen insbesondere beiden ferritischen Stählen (Edelstähle mit relativ niedrigemC-Gehalt) die Zunderbeständigkeit, d.h. sie erhöhen dieVerzunderungstemperatur. 3.3.7 Titan (Ti), Niob (Nb)Ti und Nb werden den ferritischen und austenitischen Stählen als sogenannte Stabilisierungselemente zulegiert. Sie bilden leichter Karbide als Cr. Dadurch verhindern sie die Bildung von Cr-Karbiden auf den Korngrenzen und führen insbesondere in Schweissnähten zu einer Verbesserung der Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion. Allerdings werden die Zerspanbarkeit und die Polierbarkeit etwas reduziert.3.3.8 Mangan (Mn)Mn erhöht die Festigkeit sowie die Verschleissfestigkeit der Stähle.3.3.9 Schwefel (S)S ist als nichtmetallisches Element eigentlich eine Verunreinigung im Stahl, die verschiedene Stahleigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Zähigkeit, Verform-, Polier-, Schweiss- und Schmiedbarkeit negativ beeinflusst. Normalerweise wird der S-Gehalt im Stahl so tief wie möglich gehalten. Bei den korrosionsbeständigen Automatenstählen wird S bis 0.35 % bewusst zulegiert. Die sich bildenden Mangansulfide verbessern die Zerspanbarkeit markant. Da speziell bei den korrosionsbeständigen Stählen eine Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit sehr unerwünscht ist, legieren verschiedene Werke ihren korrosionsbeständigen Automatenstählen ein Calcium-Silizium-Pulver zu, das die gleichen spanbrechenden Eigenschaften ergibt wie das Zulegieren von S ohne allerdings die Korrosionsbeständigkeit zu beeinflussen. Die entsprechenden Stähle sind unter verschiedenen Werksbezeichnungen wie z.B. als PRODEC- oder VALIMA-Stähle verfügbar (s. Kap. 5.3.4). Gemäss europäischer Norm EN 10088 gilt für Stäbe, Walzdraht, Profile und das entsprechende Halbzeug ein Höchstgehalt für Schwefel von 0.030 % und für Bleche von 0.015 %. Für alle zu bearbeitenden Erzeugnisse wird ein geregelter Schwefelgehalt von 0.015 bis 0.030 % empfohlen und ist zulässig.3.3.10 Stickstoff (N)N stabilisiert das austenitische Gefüge etwa gleich stark wie C und verbessert die Festigkeitseigenschaften, allerdings auf Kosten der Zähigkeit. N wird zur Steigerung der Festigkeit speziell bei Stählen mit tiefem C-Gehalt zulegiert wiez. B. in 1.4311 und 1.4429. N verbessert zudem die Korrosionsbeständigkeit von Austeniten und Duplex-Stählen gegenüber chloridhaltigen Medien.Korrosionsbeständige Edelstähle