Verschiedene Edelstahlsorten und ihre Eigenschaften

Die Menge der Legierungselemente und deren gegenseitige Verhältnisse bestimmen die atomare Struktur von Edelstahl. Diese Struktur bestimmt wichtige Eigenschaften des Edelstahls und wird häufig in der Metallindustrie verwendet, um die Edelstahlsorte anzugeben.

In diesem Blog verraten wir Ihnen, um welche Sorten es sich handelt, welche Eigenschaften sie auszeichnen und für welche Anwendungen sie häufig verwendet werden.

Welche Arten von Edelstahl gibt es?

Wir können Edelstahl in folgende Arten unterteilen:

• Ferritischer Edelstahl
• Martensitischer Edelstahl
• Austenitischer Edelstahl
  
  • Superaustenitischer Edelstahl
• Duplex-Edelstahl
  
  • Magerduplex-Edelstahl
  • Superduplex-Edelstahl
• Ausscheidungsgehärteter Edelstahl

Ferritischer Edelstahl

Ferritischer Edelstahl kann als Basis von Edelstahl angesehen werden. Er besteht hauptsächlich aus Eisen, ergänzt mit ein wenig Kohlenstoff und viel Chrom. Einige Sorten können ein Prozent Nickel und/oder Molybdän enthalten. Die Sorte wird auch Chromstahl (Cr-Stahl) genannt. 

Lesen Sie hier mehr über die Zusammensetzung von Edelstahl.

Wichtige Eigenschaften von ferritischem Edelstahl:

• Er ist magnetisch.
• Er ist ziemlich widerstandsfähig gegen atmosphärische Korrosion.
• Er ist gut resistent gegen schwefelhaltige Gase.
• Er hat eine mäßige Festigkeit.
• Er lässt sich mäßig schweißen.
• Er lässt sich ziemlich gut bearbeiten.
• Bei niedrigen Temperaturen verliert er an Zähigkeit.
• Er lässt sich nicht aushärten.

Beispiele für ferritischen Edelstahl sind die Typen Edelstahl 409 und Edelstahl 430. 

Ferritischer Edelstahl ist für den Einsatz in korrosiv milden Umgebungen geeignet. Man denke beispielsweise an einen Tischabfallbehälter aus Edelstahl in einem Konferenzraum. Er ist weniger geeignet für aggressive Umgebungen, in denen Chloride mit dem Edelstahl in Kontakt kommen können, wie etwa in der Küche oder im Schwimmbad.

Martensitischer Edelstahl

Wenn wir ferritischem Edelstahl mehr Kohlenstoff hinzufügen, erhalten wir martensitischen Edelstahl. Im weichen Zustand ist er eigentlich noch ferritisch, aber durch Erhitzen und anschließendes schnelles Abkühlen wird das Gefüge martensitisch. Und das ist die Art von Edelstahl, die für ihren hohen Härtegrad bekannt ist.

Wichtige Eigenschaften von martensitischem Edelstahl:

• Er lässt sich aushärten.
• Er hat eine hohe Festigkeit im gehärteten Zustand.
• Er ist magnetisch.
• Er ist ziemlich widerstandsfähig gegen atmosphärische Korrosion.
• Er lässt sich schlecht schweißen.
• Er lässt sich schlecht bearbeiten.
• Bei niedrigen Temperaturen verliert er an Härte.
• Bei niedrigen Temperaturen verliert er an Zähigkeit.

Beispiele für martensitischen Edelstahl sind u.a. die Sorten Edelstahl 410 und Edelstahl 420. 

Martensitischer Edelstahl wird aufgrund seiner Härte häufig für Messer und Kugellager verwendet. Aber genau wie ferritischer Edelstahl ist er nur für den Einsatz in milden Umgebungen geeignet. Zur Veranschaulichung: Es wird empfohlen, Kochmesser nicht in die Spülmaschine zu geben, da Spülmaschinentabs oft Chloride enthalten, damit das Geschirr ordentlich gereinigt wird. Diese Substanzen greifen allerdings die Oxidschicht des Edelstahls an.

Austenitischer Edelstahl

Austenitischer Edelstahl ist die weltweit am weitesten verbreitete Stahlsorte. Neben Eisen, Kohlenstoff und Chrom enthält diese Art Nickel. Manche Qualitäten enthalten auch Molybdän. Die Sorte wird daher auch Chrom-Nickel-Stahl (CrNi-Stahl) oder Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl (CrNiMo-Stahl) genannt. Im Vergleich zu anderen Arten zeichnet sich austenitischer Edelstahl durch seine gute Korrosionsbeständigkeit in milden Umgebungen aus. Qualitäten mit Molybdän sind sogar in aggressiven Umgebungen mit Chloriden korrosionsbeständig.

Wichtige Eigenschaften von austenitischem Edelstahl:

• Er weist eine gute Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion auf.
• Einige Qualitäten auch in aggressiven Umgebungen.
• Es ist im Grunde nicht magnetisch.
• Er kann durch Bearbeitung leicht magnetisch werden.
• Es ist leicht verformbar.
• Er hat eine mäßige Festigkeit.
• Bei niedrigen Temperaturen behält er seine Zähigkeit.
• Er lässt sich gut schweißen.
• Er lässt sich nicht aushärten.

Beispiele für austenitischen Edelstahl sind die Sorten Edelstahl 304 und Edelstahl 316. Die erste enthält Nickel und ist ein CrNi-Stahl. Die zweite enthält Nickel und Molybdän und ist somit CrNiMo-Stahl.

Es gibt auch authentische Edelstahlsorten mit wenig oder keinem Nickel. Diese gehören zur sogenannten 200er-Serie. Das Nickel wurde hier (teilweise) durch Mangan ersetzt. Bei diesen Qualitäten ist die Korrosionsbeständigkeit jedoch deutlich geringer als bei Legierungen mit Nickel. Deshalb werden Edelstahlsorten mit Mangan selten verwendet. Wenn sie verwendet werden, handelt es sich unter anderem um Haushaltsgeräte oder Besteck..

Besteck, Armaturen und Schwimmbeckentreppen. Dabei handelt es sich um Gegenstände, die häufig oder andauernd mit Feuchtigkeit und Chloriden in Berührung kommen. Für diese Art von Gegenständen bietet austenitischer Edelstahl (die 300er-Serie) eine Lösung. Allerdings kann er trotz seiner guten Korrosionsbeständigkeit rosten. Wie das geht, erfahren Sie hier.

Darüber hinaus ist austenitischer Edelstahl in erster Linie nicht magnetisch, kann aber durch Kaltverstärkung leicht magnetisch werden. Wie das funktioniert, erklären wir in unserem Blog "Ist Edelstahl magnetisch?".

Theoretisch ist austenitischer Edelstahl auch korrosionsbeständiger als ferritischer Edelstahl, obwohl dies in schwefelhaltigen Umgebungen nicht immer der Fall ist. Schwefel verbindet sich mit dem im austenitischen Edelstahl enthaltenen Nickel. Zusammen bilden sie Nickelsulfide, die die Oxidschicht des Edelstahls schwächen und seine Korrosionsbeständigkeit verringern. Vor allem bei hohen Temperaturen. Daher wird beispielsweise für Abgasanlagen häufig ferritischer Edelstahl anstelle von austenitischem Edelstahl gewählt. Erfahren Sie hier mehr über die Hitzebeständigkeit von Edelstahl.

Schließlich umfasst austenitischer Edelstahl auch eine Untergruppe: superaustenitischer Edelstahl. Diese Sorte enthält noch mehr Chrom, Nickel und Molybdän, um das Material noch korrosionsbeständiger zu machen. Der Edelstahl-Typ 904L (mit ISO-Bezeichnung: X1NiCrMoCu 25-20-5) ist ein Beispiel dafür. Er wird vor allem in Offshore-Anwendungen und der chemischen Industrie eingesetzt.

Duplex-Edelstahl

Duplex-Edelstahl besteht zu 50 % aus austenitischem und zu 50 % aus ferritischem Gefüge. Dies wird durch die Reduzierung des Nickelgehalts erreicht. Oft wird der Anteil an Chrom und Molybdän erhöht, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Mit der richtigen Balance entsteht eine Qualität, die nicht nur korrosionsbeständig, sondern auch viel stärker ist als austenitischer oder ferritischer Edelstahl an sich.

Wichtige Eigenschaften von Duplex-Edelstahl:

• Er weist eine gute Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion auf.
• Er ist sehr widerstandsfähig gegen Lochfraß und Spannungsrisskorrosion.
• Er hat eine hohe Festigkeit.
• Er lässt sich leicht bearbeiten.
• Er ist nur zwischen ca. -40 °C und ca. 280 °C nutzbar.
• Er lässt sich gut schweißen.
• Er ist leicht magnetisch.

Ein beliebtes Beispiel für Duplex-Edelstahl ist der Typ Duplex 2205 (1.4462). 

Duplex-Edelstahl ist zugegebenermaßen viel teurer als austenitischer und ferritischer Edelstahl. Aber für diverse Anwendungen kann es eine interessantere Wahl sein. Verdeutlichen wir den Vorteil von Duplex-Edelstahl am praktischen Beispiel eines Frachtschiffs: 

Da die Festigkeit von Duplex-Edelstahl höher ist als die von austenitischem Edelstahl, kann eine dünnere Wand im Laderaum mit Duplex-Edelstahl platziert werden, als wenn eine austenitische Wand gewählt worden wäre. Durch diese dünnere Wand bietet das Schiff mehr Platz (und Ladegewicht!), kann mehr wertvolle Fracht transportieren und ist somit pro Fahrt rentabler. Darüber hinaus verschleißt die Wand aus Duplex-Edelstahl weniger schnell, als wenn es sich um austenitischen oder ferritischen Edelstahl gehandelt hätte. Zudem ist auch die Korrosionsbeständigkeit höher.

Der Nachteil von Duplex-Edelstahl ist, dass das Gleichgewicht zwischen Austenit und Ferrit aufrechterhalten werden muss. Das ist vor allem dann eine Herausforderung, wenn wir ihn schweißen wollen. Eine gute Wärmezufuhr ist dann von großer Bedeutung. Durch die ferritische Struktur wird er bei niedrigen Temperaturen spröde und verliert bei höheren Temperaturen an Härte. Daher gibt es einen Temperaturbereich, in dem diese Art von Edelstahl am besten verwendet werden kann.

Duplex-Edelstahl hat zwei Unterarten:

• Magerduplex-Edelstahl
• Superduplex-Edelstahl

Bei Magerduplex-Edelstahl werden Nickel und Molybdän teilweise durch Mangan ersetzt oder es werden insgesamt weniger Legierungselemente verwendet. Obwohl dies auf Kosten der Korrosionsbeständigkeit geht, bleibt die charakteristische Festigkeit dennoch erhalten und es ist eine billigere Variante als Standard-Duplex-Edelstahl.

Bei Superduplex-Edelstahl wurden höhere Anteile an Chrom, Nickel und Molybdän hinzugefügt, um eine noch höhere Korrosionsbeständigkeit als bei Standard-Duplex-Edelstahl zu erreichen. Natürlich hat dies einen anderen Preis.

Ausscheidungsgehärteter Edelstahl

Die letzte Art von Edelstahl ist ausscheidungsgehärteter Edelstahl, auch PH-Stahl genannt. Diese Sorte entsteht, indem Elemente wie Kupfer oder Aluminium zu austenitischem Edelstahl hinzugefügt und gehärtet werden. Dies erfolgt in 2 Schritten:

1. Zunächst wird der Edelstahl auf hohe Temperatur erhitzt und abgeschreckt, so dass sich alle Legierungselemente im Gefüge auflösen (Lösungsglühen). 
2. Der Edelstahl wird dann bei einer niedrigeren Temperatur für Minuten bis Stunden geglüht, so dass kleine Partikel im Gefüge keimen und in Ausscheidungen im Gefüge heranwachsen (Härtung oder Ausscheidung). Diese sorgen für die Härte.

Wichtige Eigenschaften von ausscheidungsgehärtetem Edelstahl:

• Er lässt sich aushärten.
• Er hat eine hohe Festigkeit.
• Er ist einigermaßen bis gut beständig gegen atmosphärische Korrosion.
• Er lässt sich mäßig bearbeiten.
• Bei höheren Temperaturen verliert er an Härte.
• Er lässt sich schwierig schweißen.
• Er ist nicht magnetisch.

Beispiele für PH-Stahl sind die Sorten Edelstahl 630 und Edelstahl 631.

Ausscheidungsgehärteter Edelstahl hat einerseits die Härte von martensitischem Edelstahl und andererseits die gute Korrosionsbeständigkeit von austenitischem Edelstahl. Damit eignet sich diese Sorte unter anderem für Tauchmesser, medizinische Geräte und Turbinen.

Obwohl PH-Edelstahl im Allgemeinen besser schweißbar ist als martensitischer Edelstahl, muss dies sorgfältig durchgeführt werden. Denn bei hohen Temperaturen verliert er wieder an Härte.

Die Edelstahlsorten tabellarisch nebeneinander

*Bewertet in gehärtetem Zustand.
**Grundsätzlich nicht magnetisch, kann es aber werden.

*Bewertet in gehärtetem Zustand.

Die in den obigen Tabellen aufgeführten Daten geben einen Anhaltspunkt. Beachten Sie, dass es einige Ausnahmen von der Regel gibt und diese nicht in der Übersicht enthalten sind. Zu jeder Art von Edelstahl gehört immer eine Legierung, die bessere Eigenschaften aufweist als eine andere Sorte.

Fragen zu Edelstahlsorten und deren Eigenschaften?

In diesem Blog haben wir erklärt, welche Arten von Edelstahl es gibt, was ihre Eigenschaften sind und wofür sie häufig verwendet werden. Wir empfehlen Ihnen, diese Übersicht lediglich als Nachschlagewerk zu verwenden und, wenn Sie sich für eine Edelstahlsorte für Ihr Projekt entscheiden müssen, einen Metallurgen oder Konstrukteur hinzuzuziehen.

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