Hier erfüllt eine Stahlcharge mehr als eine Spezifikation oder Sorte. Auf diese Weise können Schmelzbetriebe Edelstahl effizienter herstellen, indem die Anzahl der verschiedenen Stahlsorten begrenzt wird. Die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften des Stahls können mehr als eine Sorte innerhalb derselben Norm oder über eine Reihe von Normen hinweg erfüllen. Dies ermöglicht es den Aktionären auch, die Lagerbestände zu minimieren.

Beispielsweise ist es üblich, dass 1.4401 und 1.4404 (316 und 316L) doppelt zertifiziert sind - das heißt, der Kohlenstoffgehalt beträgt weniger als 0.030%. Stahl, der sowohl nach europäischen als auch nach US-amerikanischen Standards zertifiziert ist, ist ebenfalls üblich.

Es gibt viele verschiedene Oberflächen auf Edelstahl. Einige davon stammen aus der Mühle, aber viele werden später während der Verarbeitung aufgetragen, beispielsweise polierte, gebürstete, gestrahlte, geätzte und farbige Oberflächen.

Die Bedeutung der Oberflächenbeschaffenheit bei der Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit der Edelstahloberfläche kann nicht überbetont werden. Eine raue Oberfläche kann die Korrosionsbeständigkeit effektiv auf die eines Edelstahls niedrigerer Qualität senken.

Über den gesamten Temperaturbereich von Umgebungstemperatur bis 1100 ° C werden verschiedene Arten von Edelstahl verwendet. Die Wahl der Sorte hängt von mehreren Faktoren ab:

Maximale Betriebstemperatur
Zeit bei Temperatur, zyklische Natur des Prozesses
Art der Atmosphäre, oxidierend, reduzierend, sulfidierend, aufkohlend.
Festigkeitsanforderung

In den europäischen Normen wird zwischen rostfreien und hitzebeständigen Stählen unterschieden. Diese Unterscheidung ist jedoch häufig unscharf und es ist nützlich, sie als einen Stahlbereich zu betrachten.

Zunehmende Mengen an Chrom und Silizium verleihen eine größere Oxidationsbeständigkeit. Zunehmende Mengen an Nickel verleihen eine größere Aufkohlungsbeständigkeit.

Austenitische rostfreie Stähle werden häufig für Arbeiten bis zu einer Temperatur von flüssigem Helium (-269 ° C) verwendet. Dies ist hauptsächlich auf das Fehlen eines klar definierten Übergangs von duktilem zu sprödem Bruch bei der Schlagzähigkeitsprüfung zurückzuführen.

Die Zähigkeit wird gemessen, indem eine kleine Probe mit einem schwingenden Hammer aufgeschlagen wird. Die Entfernung, um die der Hammer nach dem Aufprall schwingt, ist ein Maß für die Zähigkeit. Je kürzer der Abstand ist, desto härter ist der Stahl, da die Energie des Hammers von der Probe absorbiert wird. Die Zähigkeit wird in Joule (J) gemessen. Mindestwerte für die Zähigkeit sind für verschiedene Anwendungen angegeben. Ein Wert von 40 J wird für die meisten Betriebsbedingungen als angemessen angesehen.

Stähle mit ferritischen oder martensitischen Strukturen zeigen einen plötzlichen Wechsel von duktilem (sicherem) zu sprödem (unsicherem) Bruch über einen kleinen Temperaturunterschied. Selbst die besten dieser Stähle zeigen dieses Verhalten bei Temperaturen über -100 ° C und in vielen Fällen nur knapp unter Null.

Im Gegensatz dazu zeigen austenitische Stähle nur einen allmählichen Abfall des Schlagzähigkeitswertes und liegen bei -100 ° C immer noch deutlich über 196 J.

Ein weiterer Faktor, der die Wahl des Stahls bei niedriger Temperatur beeinflusst, ist die Fähigkeit, der Umwandlung von Austenit zu Martensit zu widerstehen.

Es wird allgemein angegeben, dass „Edelstahl nicht magnetisch ist“. Dies ist nicht unbedingt der Fall und die reale Situation ist etwas komplizierter. Der Grad der magnetischen Reaktion oder der magnetischen Permeabilität wird aus der Mikrostruktur des Stahls abgeleitet. Ein vollständig nichtmagnetisches Material hat eine relative magnetische Permeabilität von 1. Austenitische Strukturen sind vollständig nichtmagnetisch, und daher hätte ein 100% austenitischer rostfreier Stahl eine Permeabilität von 1. In der Praxis wird dies nicht erreicht. Der Stahl enthält immer eine geringe Menge Ferrit und / oder Martensit, sodass die Permeabilitätswerte immer über 1 liegen. Typische Werte für austenitische Standard-Edelstähle können in der Größenordnung von 1.05 bis 1.1 liegen.

Die magnetische Permeabilität austenitischer Stähle kann während der Verarbeitung verändert werden. Beispielsweise können Kaltumformung und Schweißen die Menge an Martensit bzw. Ferrit im Stahl erhöhen. Ein bekanntes Beispiel ist eine Spüle aus rostfreiem Stahl, bei der der flache Abfluss eine geringe magnetische Reaktion aufweist, während die gepresste Schüssel aufgrund der Bildung von Martensit insbesondere in den Ecken eine höhere Reaktion aufweist.

In der Praxis werden austenitische rostfreie Stähle für „nichtmagnetische“ Anwendungen verwendet, beispielsweise für die Magnetresonanztomographie (MRT). In diesen Fällen ist es häufig erforderlich, eine maximale magnetische Permeabilität zwischen Kunde und Lieferant zu vereinbaren. Es kann so niedrig wie 1.004 sein.

Martensitische, ferritische, Duplex- und ausscheidungshärtende Stähle sind magnetisch.

Edelstahl wird normalerweise in 5 Typen unterteilt:

1.Ferritisch - Diese Stähle basieren auf Chrom mit geringen Mengen an Kohlenstoff, normalerweise weniger als 0.10%. Diese Stähle haben eine ähnliche Mikrostruktur wie Kohlenstoff- und niedriglegierte Stähle. Aufgrund der mangelnden Zähigkeit der Schweißnähte sind sie normalerweise auf relativ dünne Abschnitte beschränkt. Wo jedoch kein Schweißen erforderlich ist, bieten sie ein breites Anwendungsspektrum. Sie können nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden. Stähle mit hohem Chromgehalt und Zusatz von Molybdän können unter sehr aggressiven Bedingungen wie Meerwasser verwendet werden. Ferritische Stähle werden auch aufgrund ihrer Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion ausgewählt. Sie sind nicht so formbar wie austenitische rostfreie Stähle. Sie sind magnetisch.
2.Austenitisch - Diese Stähle sind am häufigsten. Ihre Mikrostruktur beruht auf der Zugabe von Nickel, Mangan und Stickstoff. Es ist die gleiche Struktur wie bei gewöhnlichen Stählen bei viel höheren Temperaturen. Diese Struktur verleiht diesen Stählen ihre charakteristische Kombination aus Schweißbarkeit und Formbarkeit. Die Korrosionsbeständigkeit kann durch Zugabe von Chrom, Molybdän und Stickstoff verbessert werden. Sie können nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden, haben jedoch die nützliche Eigenschaft, dass sie auf ein hohes Festigkeitsniveau gehärtet werden können, während ein nützliches Maß an Duktilität und Zähigkeit erhalten bleibt. Standardaustenitische Stähle sind anfällig für Spannungsrisskorrosion. Höhere austenitische Nickelstähle weisen eine erhöhte Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf. Sie sind nominell nicht magnetisch, zeigen jedoch normalerweise eine gewisse magnetische Reaktion in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und der Kaltverfestigung des Stahls.
3. Martensitisch - Diese Stähle ähneln ferritischen Stählen auf Chrombasis, haben jedoch einen höheren Kohlenstoffgehalt von bis zu 1%. Dadurch können sie ähnlich wie Kohlenstoff- und niedriglegierte Stähle gehärtet und angelassen werden. Sie werden dort eingesetzt, wo eine hohe Festigkeit und mäßige Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Sie sind in langen Produkten häufiger als in Blech- und Plattenform. Sie haben im Allgemeinen eine geringe Schweißbarkeit und Formbarkeit. Sie sind magnetisch.
4. Duplex - Diese Stähle haben eine Mikrostruktur, die zu etwa 50% ferritisch und zu 50% austenitisch ist. Dies gibt ihnen eine höhere Festigkeit als entweder ferritische oder austenitische Stähle. Sie sind beständig gegen Spannungsrisskorrosion. Sogenannte "magere Duplex" -Stähle sind so formuliert, dass sie eine vergleichbare Korrosionsbeständigkeit wie austenitische Standardstähle aufweisen, jedoch eine verbesserte Festigkeit und Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion aufweisen. „Superduplex“ -Stähle weisen im Vergleich zu austenitischen Standardstählen eine verbesserte Festigkeit und Beständigkeit gegenüber allen Korrosionsformen auf. Sie sind schweißbar, benötigen jedoch Sorgfalt bei der Auswahl der Schweißzusätze und des Wärmeeintrags. Sie haben eine mäßige Formbarkeit. Sie sind magnetisch, aber aufgrund der 50% austenitischen Phase weniger als die ferritischen, martensitischen und PH-Typen.
5. Ausscheidungshärten (PH) - Diese Stähle können durch Hinzufügen von Elementen wie Kupfer, Niob und Aluminium zum Stahl eine sehr hohe Festigkeit entwickeln. Bei einer geeigneten "Alterungs" -Wärmebehandlung bilden sich sehr feine Partikel in der Matrix des Stahls, die Festigkeit verleihen. Diese Stähle können zu ziemlich komplizierten Formen bearbeitet werden, die vor der endgültigen Alterungsbehandlung gute Toleranzen erfordern, da die endgültige Behandlung nur minimale Verzerrungen aufweist. Dies steht im Gegensatz zum herkömmlichen Härten und Anlassen in martensitischen Stählen, bei denen Verformung eher ein Problem darstellt. Die Korrosionsbeständigkeit ist vergleichbar mit austenitischen Standardstählen wie 1.4301 (304).

 Die häufigsten Korrosionsformen in Edelstahl sind:

Lochfraß - Die passive Schicht auf Edelstahl kann von bestimmten chemischen Spezies angegriffen werden. Das Chloridion Cl- ist das häufigste davon und kommt in alltäglichen Materialien wie Salz und Bleichmittel vor. Lochkorrosion wird vermieden, indem sichergestellt wird, dass Edelstahl nicht über einen längeren Zeitraum mit schädlichen Chemikalien in Kontakt kommt, oder indem eine Stahlsorte gewählt wird, die widerstandsfähiger gegen Angriffe ist. Die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit kann unter Verwendung der aus dem Legierungsgehalt berechneten Lochfraßbeständigkeitsäquivalentzahl bewertet werden.
Spaltkorrosion - Edelstahl benötigt Sauerstoff, um sicherzustellen, dass sich die passive Schicht auf der Oberfläche bilden kann. In sehr engen Spalten ist es nicht immer möglich, dass der Sauerstoff Zugang zur Edelstahloberfläche erhält, wodurch er anfällig für Angriffe wird. Spaltkorrosion wird vermieden, indem Spalten mit einem flexiblen Dichtmittel oder mit einer korrosionsbeständigeren Sorte versiegelt werden.
Allgemeine Korrosion - Normalerweise korrodiert Edelstahl nicht gleichmäßig wie gewöhnliche Kohlenstoff- und legierte Stähle. Bei einigen Chemikalien, insbesondere Säuren, kann die passive Schicht jedoch je nach Konzentration und Temperatur gleichmäßig angegriffen werden, und der Metallverlust wird über die gesamte Oberfläche des Stahls verteilt. Salzsäure und Schwefelsäure sind in einigen Konzentrationen gegenüber Edelstahl besonders aggressiv.
Spannungsrisskorrosion (SCC) - Dies ist eine relativ seltene Form der Korrosion, für deren Auftreten eine sehr spezifische Kombination aus Zugspannung, Temperatur und korrosiven Spezies, häufig das Chloridion, erforderlich ist. Typische Anwendungen, bei denen SCC auftreten kann, sind Warmwasserspeicher und Schwimmbäder. Eine andere Form, die als Sulfid-Spannungsrisskorrosion (SSCC) bekannt ist, ist mit Schwefelwasserstoff bei der Exploration und Produktion von Öl und Gas verbunden.
Intergranulare Korrosion - Dies ist heute eine recht seltene Form der Korrosion. Wenn der Kohlenstoffgehalt im Stahl zu hoch ist, kann sich Chrom mit Kohlenstoff zu Chromcarbid verbinden. Dies tritt bei Temperaturen zwischen etwa 450 und 850 ° C auf. Dieser Vorgang wird auch als Sensibilisierung bezeichnet und tritt typischerweise während des Schweißens auf. Das zur Bildung der passiven Schicht verfügbare Chrom wird wirksam reduziert und es kann Korrosion auftreten. Dies wird vermieden, indem eine kohlenstoffarme Qualität, die sogenannten "L" -Sorten, gewählt wird oder indem ein Stahl mit Titan oder Niob verwendet wird, der sich vorzugsweise mit Kohlenstoff verbindet.
Galvanische Korrosion - Wenn zwei unterschiedliche Metalle miteinander und mit einem Elektrolyten, z. B. Wasser oder einer anderen Lösung, in Kontakt stehen, kann eine galvanische Zelle aufgebaut werden. Dies ist eher wie eine Batterie und kann die Korrosion des weniger "edlen" Metalls beschleunigen. Dies kann vermieden werden, indem die Metalle mit einem nichtmetallischen Isolator wie Gummi getrennt werden.

Edelstahl ist zwar wesentlich korrosionsbeständiger als gewöhnliche Kohlenstoff- oder legierte Stähle, kann jedoch unter Umständen korrodieren. Es ist "fleckenlos", nicht "fleckenlos". In normalen atmosphärischen oder wasserbasierten Umgebungen korrodiert Edelstahl nicht, wie Haushaltsspülen, Besteck, Töpfe und Arbeitsflächen zeigen.

Es gibt eine weit verbreitete Ansicht, dass Edelstahl 1913 vom Sheffield-Metallurgen Harry Brearley entdeckt wurde. Er experimentierte mit verschiedenen Stahlsorten für Waffen und stellte fest, dass ein 13% iger Chromstahl nach mehreren Monaten nicht korrodiert war.