3. Die Eigenschaften von Edelstahl

1. Edelstahl und seine Komponenten

Edelstähle sind Stähle, denen Chrom zugesetzt wurde. Gemäß der europäischen Norm EN 10088-12 wird ein Stahl als Edelstahl eingestuft, wenn er mindestens 10,5 Masseprozent Chrom und weniger als 1,2% Kohlenstoff enthält.

• Kohlenstoff (C): Der Kohlenstoffgehalt ist auf maximal 1,2 Massen-% begrenzt, um die Bildung von Karbiden3 (insbesondere Chromkarbiden, einer sehr stabilen chemischen Verbindung, die auf Chrom brennt) zu vermeiden, die für das Material schädlich sind. Beispielsweise wirkt sich das Cr23C6-Karbid, das in 18-9-Austenit vorkommen kann, negativ auf die interkristalline Korrosion aus (sehr starker Chromabbau in der Nähe der gebildeten Karbide, wodurch der rostfreie Charakter durch Einfangen von Chrom verloren geht).
  
• Nickel (Ni) : es fördert die Bildung homogener austenitischer Strukturen. Es bietet die Eigenschaften Duktilität, Formbarkeit und Belastbarkeit. Im Bereich der Reibung ist Vorsicht geboten.
  
• Mangan (Mn) ist ein Nickelersatz. Einige Serien austenitischer Legierungen wurden entwickelt, um Unsicherheiten bei der Nickelversorgung zu begegnen.
  
• Molybdän (Mo) und Kupfer (Cu) verbessert die Beständigkeit in den meisten korrosiven Umgebungen, insbesondere in sauren, aber auch in Phosphor- und Schwefellösungen usw. Molybdän erhöht die Stabilität der Passivschicht. Molybdän, das austenitischen Stählen zugesetzt wird, verbessert die Korrosionsbeständigkeit weiter. Somit enthalten Edelstähle vom Typ 316 zwischen 2 und 3% MOLYBDÄN. Sie werden hauptsächlich in der chemischen und petrochemischen Industrie eingesetzt, wo beispielsweise eine Chloridbeständigkeit erforderlich ist. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese Stähle nicht allen Arten von chemischen Angriffen widerstehen (z. B. Salz- oder Oxalsäure, insbesondere wenn sie heiß und/oder sehr konzentriert sind).
  
• Wolfram (W) verbessert die Hochtemperaturbeständigkeit austenitischer Edelstähle.
  
• Niob (Nb) hat einen viel höheren Schmelzpunkt als Titan und hat ähnliche Eigenschaften. Es wird in Schweißzusatzwerkstoffen für das Lichtbogenschweißen anstelle von Titan verwendet, das sich bei der Übertragung im Lichtbogen verflüchtigen würde.
  
• Silizium (Si) spielt auch eine Rolle bei der Oxidationsbeständigkeit, insbesondere gegenüber stark oxidierenden Säuren (konzentrierte Salpetersäure oder heiße konzentrierte Schwefelsäure).
  
• Titan (Ti) sollte bei einem Gehalt verwendet werden, der das Vierfache des Kohlenstoffgehalts übersteigt. Es verhindert die Veränderung der metallurgischen Strukturen bei Warmarbeiten, insbesondere bei Schweißarbeiten, bei denen Chrom an die Stelle von Chrom tritt und Titankarbid (TiC) bildet, bevor Chromkarbid entsteht, wodurch die rostfreie Beschaffenheit des Stahls erhalten bleibt, indem verhindert wird, dass sich Chrom in der Matrix in der Nähe der karbonisierten Zonen abbaut.
  

2. Einfluss verschiedener Umgebungen

• Brauchwasser: Reines Wasser hat keine Wirkung, aber Chloride (und in geringerem Maße viele andere Salze) sind, selbst in Spuren, für Edelstähle besonders schädlich; Sorten, die Molybdän enthalten, sind dann am besten geeignet.
  
• Wasserdampf: normalerweise ohne Wirkung, es kann jedoch zu Problemen führen, wenn es bestimmte Verunreinigungen enthält.
  
• Natürliche Atmosphären, außer Meeresatmosphären : Sie bereiten noch weniger Probleme, da der Stahl edlere Elemente enthält und die Oberfläche umso besser poliert ist.
  
• Meeres- und Industrieatmosphären: Chromstähle zersetzen sich sehr langsam und es wird im Allgemeinen bevorzugt, Molybdänstähle zu verwenden.
  
• Salpetersäure: Es greift die meisten Industriemetalle an, aber Edelstahl ist im Allgemeinen aufgrund der Passivierung seiner Oberfläche besonders widerstandsfähig: Molybdän ist nur interessant, wenn die Säure Verunreinigungen enthält.
  
• Schwefelsäure: Die Resistenz hängt stark von der Konzentration ab und das Vorhandensein oxidativer Verunreinigungen verbessert die Passivierung. Im Allgemeinen sind austenitische Typen, die Molybdän enthalten, am besten.
  
• ‍Phosphorsäure: Die Beständigkeit ist im Allgemeinen gut, aber Verunreinigungen müssen überwacht werden, insbesondere Fluorwasserstoffsäure.
  
• Saure Sulfite: Korrosion kann katastrophal sein, da diese Lösungen, die häufig in Papierfabriken zu finden sind, viele Verunreinigungen enthalten. Auch hier sind Molybdänlegierungen vorzuziehen.
  
• ‍Salzsäure: Die Korrosion nimmt mit steigender Konzentration regelmäßig zu, daher sollte die Assoziation vermieden werden.
  
• Organische Säuren: Sie sind im Allgemeinen nicht so ätzend wie Mineralsäuren, und die in der Lebensmittelindustrie vorkommenden Säuren (Essigsäure, Oxalsäure, Zitronensäure usw.) haben praktisch keine Wirkung.
  
• Alkalische Lösungen: kalte Lösungen haben praktisch keine Wirkung, aber das Gleiche gilt nicht für konzentrierte und heiße Lösungen.
  
• Salzlösungen: Das Verhalten ist im Allgemeinen recht gut, außer in Gegenwart bestimmter Salze wie Chloride. Nitrate hingegen fördern die Passivierung und verbessern die Resistenz. Mit gesättigter Salzlösung vermischte Salpetersäure kann Edelstahl (auch Edelstahl 316L) zerstören.
  
• Lebensmittel: Im Allgemeinen treten keine Korrosionsprobleme auf, außer bei bestimmten Produkten, die natürliche oder zusätzliche Schwefelbestandteile enthalten, wie Senf und Weißwein.
  
• ‍Bio-Produkte: sie haben im Allgemeinen keine Wirkung auf rostfreie Stähle, es sei denn, sie sind chloriert und heiß (Bleichen bei mehr als 60 °C und in hohen Konzentrationen kann Edelstahl zerstören — schwarze Lochfraß). Klebstoffe, Seifen, Teere, Erdölprodukte usw. sind kein Problem.
  
• Salze und andere geschmolzene Mineralprodukte: Alkalische Produkte korrodieren alle Edelstähle, nicht jedoch Nitrate, Cyanide, Acetate usw. Die meisten anderen Salze und geschmolzenen Metalle verursachen schnelle Schäden.