Das Rezept gegen Rost !

Schon lange vor der Jahrhundertwende hatte man entdeckt, dass sich durch Zugabe von Nickel und Chrom das Korrosionsverhalten von Stahl verbessern lässt. Doch die einzelnen mit diesen Elementen angereicherten Stähle ließen noch viele Wünsche offen. Der entscheidende Durchbruch gelang 1912 in Deutschland. Durch die Kombination von Nickel und Chrom in Verbindung mit einer genau dosierten Wärmebehandlung erzielte man erstmals ein Optimum an Korrosionsbeständigkeit und zugleich gute mechanische Eigenschaften. Die damals als V für Versuch und A Austenit gebildeten Bezeichnungen V2A und V4A werden nach wie vor als Synonyme für Edelstahl Rostfrei gebraucht. Die beiden größten deutschen Hersteller haben für ihre Erzeugnisse dieser Gruppe die Bezeichnungen Nirosta und Remanid als Markennamen eingeführt. International gebräuchlich ist die Bezeichnung 18/10 oder 18/8, womit das gebräuchlichste Legierungsverhältnis von Chrom und Nickel und rostfreiem Stahl gekennzeichnet wird. Wenn es aber unter Fachleuten darum geht, die verschiedenen rostfreien Stähle genauestens zu unterscheiden, dann benutzt man DIN- genormte Werkstoffnummern.


Warum Rostfrei ?

Seine Korrosionsbeständigkeit verdankt Edelstahl Rostfrei einer einfachen chemischen Reaktion: Verursacht durch den Chromgehalt des Stahls in Verbindung mit dem Sauerstoff der Luft oder auch des Wassers bildet sich an der Oberfläche eine hauchdünne Passivschicht. Sie wehrt alle aggressiven Substanzen ab. Und wenn sie durch äußere Einwirkungen einmal beschädigt wird, bildet sie sich in Bruchteilen von Sekunden aus der Matrix des Stahls heraus neu. Die Korrosionsbeständigkeit wird in erster Linie durch den Chromanteil bewirkt. Eine Steigerung kann durch Nickel und Molybdän aber auch durch andere Legierungsmittel erzielt werden. So gibt es heute eine Vielzahl an Edelstahl- Rostfrei-Sorten, die in ganz bestimmten Legierungsvarianten auf spezielle Anwendungen zugeschnitten sind.

Die Passivschicht eines nichtrostenden Stahles ist nicht etwas Unveränderliches, sondern stellt sich in ihrer Zusammensetzung und ihrem Aufbau im Laufe der Zeit mit dem umgebenden Medium ins Gleichgewicht. Eine einmal gebildete Passivschicht lässt sich daher nicht auf ein anderes Medium übertragen. Kann sich in einem Medium keine ausreichende Passivschicht bilden oder wird die vorhandene passive Oberflächenschicht auf chemischem Wege örtlich durchbrochen oder ganz zerstört, so können Korrosionsschäden auftreten.


Kann Edelstahl rosten

Die Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls beruht auf der Bildung einer sehr dünnen Passivschicht an seiner Oberfläche. Voraussetzung für eine Korrosion ist damit die Zerstörung dieser Passivschicht.
Die Beständigkeit von Edelstahl ist abhängig von der richtigen Auswahl des Stahles, der richtigen Verarbeitung sowie der entsprechenden chemischen Nachbehandlung durch Beizen und Passivieren.
Darüber hinaus ist die Korrosionsbeständigkeit abhängig von der Oberfläche, d. h. je glatter und homogener diese ist, desto besser wird die Korrosionsbeständigkeit sein. Insbesondere durch Einschlüsse oder Ablagerungen, z. B. eingepresste Rost- oder Staubteilchen aus der Verarbeitung kann es zu örtlicher Korrosion kommen, die schnell um sich greift.

Folgende Korrosionsarten treten beim Edelstahl auf:

a) Interkristalline Korrosion
Diese interkristalline Korrosion entsteht, wenn sich Chromcarbide in kritischer Form an den Korngrenzen ausscheiden. Dadurch tritt in der Umgebung eine Chromverarmung ein, durch die die passivierende Wirkung verloren geht.
Die Vermeidung der interkristallinen Korrosion ist ohne weiteres möglich dadurch, daß der Kohlenstoffgehalt auf 0,07% beschränkt wird, oder aber durch das Hinzulegieren von Titan und Niob. Die Werkstoffe 1.4541, 1.4571 und 1.4435 können als beständig gegen interkristalline Korrosion bezeichnet werden.

b) Lochfraß-Korrosion
Bei der Lochfraßkorrosion wird die Passivschicht nur an speziellen Punkten durchbrochen. Als Folge entstehen auf der Oberfläche Grübchen oder Löcher. Lochfraß wird im wesentlichen durch Halogen-Ionen, vor allem Chlor-lonen verursacht. Lochfraß-Korrosion kann dadurch verhindert werden, daß eine ausreichende Passivschicht vorhanden ist und dadurch, daß dafür gesorgt wird, daß sich diese Passivschicht durch Vorhandensein von Sauerstoff immer wieder nachbilden kann.
Bei höheren Chlor-lonen-Zusätzen wird als weitere Abhilfemaßnahme ein Edelstahl eingesetzt, welcher Molybdän-Zusätze enthält und damit ebenfalls ausreichend beständig gemacht werden kann. Die Lochfraßkorrosion ist in gar keinem Falle zu unterschätzen; sie kann vor allen Dingen im Wasser- und Abwasserbereich verstärkt auftreten, da wir es hier häufig mit Chlor- und Chlorid-lonen zu tun haben werden.

c) Spannungsrisskorrosion
Diese Korrosionsart hat ihren Namen von den hier entstehenden interkristallin verlaufenden Rissen. Dazu ist es jedoch notwendig, dass im wesentlichen 3 Bedingungen gleichzeitig vorliegen: Vorhandensein von Zugspannungen auf der Oberfläche; Vorhandensein eines spezifisch wirkenden Mediums; Neigung des verwendeten Werkstoffes zur Spannungsrisskorrosion.
Die Spannungsrisskorrosion kann dementsprechend ausgeschlossen werden durch konstruktive Gestaltung und Auswahl des Werkstoffes. Die für die Spannungsrisskorrosion spezifischen Medien kommen im Wasser- und Trinkwasser kaum vor, so dass wir auch dieser Korrosionsform nicht begegnen werden.

d) Abtragende Korrosion
Bei der abtragenden Korrosion wird die Oberfläche gleichmäßig angegriffen. Das Maß hierfür ist die Dickenabnahme pro Jahr. Diese wird auf Grund von Laborversuchen für verschiedene Medien und verschiedene Werkstoffe festgestellt und ist in den Beständigkeitstabellen veröffentlicht. Diese Art der Korrosion kann durch richtige Werkstoffauswahl völlig ausgeschlossen werden und ist bei den austenitischen Werkstoffen im Einsatzbereich Wasser- Abwasser auszuschließen.

e) Kontaktkorrosion
Die Kontaktkorrosion ist eine sehr häufig auftretende Form, die entsteht, wenn metallische Werkstoffe unterschiedlichen Potentials bei Vorhandensein eines Elektrolyten Kontakt haben. Hier wird das unedlere Metall vom Elektrolyten angegriffen werden und in Lösung gehen. Die Stärke der Korrosion richtet sich nach der Größe des in diesem galvanischen Element fließenden Stromes.
Kontaktkorrosion treffen wir sehr häufig an. Als allseits bekanntes Beispiel ist die Verbindung von Stahl- und Edelstahlflanschen herauszuheben.
Bekannt ist die Kontaktkorrosion auch beim Verschrauben von Gussflanschen mit Edelstahlschrauben.
Die Kontaktkorrosion lässt sich verhindern oder herabsetzen durch Isolierung der Metalle an den Kontaktstellen, durch Fernhalten des Elektrolyten (Kontaktstellen in Trockenräume verlegen), durch konstruktive Maßnahmen dahingehend, dass kleine kathodische Flächen mit sehr großen anodischen Flächen in Kontakt stehen.

f) Spaltkorrosion
Spaltkorrosion tritt auf, wenn die Passivschicht des Edelstahles zerstört wird, z. B. dadurch, dass aggressive Medien bei gleichzeitigem Fehlen von Sauerstoff vorhanden sind. Die Spaltkorrosion tritt aus diesem Grunde häufig in engen Spalten und kleinen Hohlräumen zutage, z. B. unter Dichtungen, z. B. unter Schraubköpfen.
Ein Beispiel, das hier genannt werden muss, ist die Gashaube in Faultürmen, wo an der Innenseite einerseits ein aggressives Medium in Form von Faulgas vorhanden ist, andererseits Sauerstoff völlig fehlt (siehe Abbildung 2). Hier ist ein besonderes Augenmerk auf die Spaltkorrosion zu richten.
Die Spaltkorrosion lässt sich vermeiden durch eine entsprechende Werkstoffauswahl (z. B. hoher Chrom- und Molybdängehalt) und entsprechende konstruktive Maßnahmen, die Spalten verhindern

   

 

EINSATZBEREICHE DER WERKSTOFFE

W.-Nr.

Verwendungszweck und Eigenschaften

4301

Nicht härtbar, nicht magnetisch. Gute Schweißbarkeit und gute interkristalline Korrosionsbeständigkeit. Beste Kerbschlagzähigkeit bis zu niedrigen Temperaturen. Geeignet für chemische, Lebensmittel-, Papier-, elektromechanische Industrie, Fassadenverkleidungen, ärztliche Geräte, Haushaltsgeräte.

4305

Nicht härtbar. Durch Schwefelzusatz bessere Bearbeitungsmöglichkeiten. Nicht zum Schweißen geeignet. Sehr gut für die Verarbeitung auf Automaten. Geeignet für Drehteile, Schrauben, Muttern.

4306

Beste interkristalline Korrosionsbeständigkeit, sehr gut tiefziehfähig. Sonst wie W.-Nr. 4301

4401

Durch MO-Zusatz besondere Korrosionsbeständigkeit. Nicht härtbar. Geeignet für chemische Geräte unter schwierigen Bedingungen, Papier-, Textil-, Farbenindustrie.

4404

Hohe Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion. Sonst wie W.-Nr. 4401

4462

Hohe mechanische Eigenschaften und sehr gute Korrosionsbeständigkeit. Geeignet für Druckbehälter bis 280°C, sowie bewegliche Teile an Pumpen und Rührwerken.

4539

Sehr gut beständig gegen Loch- und Spaltkorrosion. Geeignet für die chemische Verfahrenstechnik, bei der Rauchgasentschwefelung, sowie der Meerwasser- und Abwassertechnik.

4541

Nicht hochglanzpolierfähig. Geeignet für Temperaturen von 500-800°C. Sonst wie W.-Nr. 4301.

4571

Nicht hochglanzpolierfähig. Geeignet für Temperaturen von 500-850°C in Zusammenhang mit aggressiven Flüssigkeiten oder Gasen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

WERKSTOFF ANALYSE

W. Nr.:

Kurzname

C %

Si %

Mn %

P %

S %

Cr %

Mo %

N %

V %

Sonstige

USA Norm AISI

Austenitische Stähle

1.4301

X5 CrNi 189

kl=0,07

1,00

2,00

0,045

0,030

17,00-19,00

-

8,50-11,00-

-

-

304

1.4305

X 12 CrNiS 188

kl=0,12

1,00

2,00

0,060

0,15-0,35

17,00-19,00

kl=0,70

8,00-10,00

-

-

303

1.4306

X 2 CrNi 189

kl=0,03

1,00

2,00

0,045

0,030

18,00-20,00

-

10,00-12,50

-

-

304 L

1.4401

X 5 CrNiMo 18 10

kl=0,07

1,00

2,00

0,045

0,030

16,50-18,50

2,00-2,50

10,50-13,50

-

-

316

1.4404

X 2 CrNiMo 18 10

kl=0,03

1,00

2,00

0,045

0,030

16,50-18,50

2,00-2,50

11,00-14,00

-

-

316L

1.4462

X 12 CrNiMo 22 5

kl=0,03

1,00

2,00

0,030

0,020

21,00-23,00

2,50-3,50

4,50-6,50

-

N 0,08-0,20

-

1.4539

X 2 NiCrMoCu 25 20 5

kl=0,03

1,00

2,00

0,030

0,020

19,00-21,00

4,00-5,00

24,00-26,00

-

Cu 1,00-2,00

-

1.4541

X 10 CrNiTi 18 9

kl=0,08

1,00

2,00

0,045

0,030

17,00-19,00

-

9,00-12,00

-

Ti gr=5x%C 0,80kl=

321

1.4571

X 10 CrNiMoTi 18 10

kl=0,08

1,00

2,00

0,045

0,030

16,50-18,50

2,002,50

11,00-14,00

-

Ti gr=5X%C

316Ti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Infos zu Edelstahl

Zusatzinfo:

    Seewasserfestes Aluminium AlMgSi1 oder AlMg4,5Mn

    Seewasserfest = V4A