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technisches Edelstahlhandbuch
Inhaltsverzeichnis
Die rost- und säurebeständigen Stähle
Allgemeines, Korrosionsarten, Oberflächenbehandlung, Wärmebehandlung
4-7
SchweiSSen und Löten der rostfreien Stähle7-9
Reinigung und Pflege von rostfreiem Stahl
10
Anmerkungen 11
Werkstoff-Nr.1.4305
Werkstoff-Nr.1.4021
Werkstoff-Nr.1.4401
Werkstoff-Nr.1.4057
Werkstoff-Nr.1.4404
Werkstoff-Nr.1.4104
Werkstoff-Nr.1.4571
Werkstoff-Nr.1.4301
Werkstoff-Nr.1.4539
Werkstoff-Nr.1.4306 Werkstoff-Nr.1.4460
Werkstoff-Nr.1.4307
Werkstoff·Nr.1.4462
Werkstoff·Nr.1.4541
Die hitzebeständigen Stähle
12
Stahlsorten und ihre chemische Zusammensetzung nach der Schmelzanalyse
13
Mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur
13-14
Mindestwerte der 0,2%- und 1%- Dehngrenze bei erhöhten Temperaturen
für Flacherzeugnisse, Stabstahl und Schmiedestücke
14
Anhaltsangaben über physikalische Eigenschaften
15
Anhaltsangaben über das Langzeitverhalten bei hohen Temperaturen
16
Anhaltsangaben über die Beständigkeit der hitzebeständigen Stähle gegen Abgase,
Salzbäder und geschmolzene Metalle
16
SchweiSSbarkeit und SchweiSSzusatzwerkstoffe17
Chemische Zusammensetzung der hitzebeständigen Schweisszusatzstoffe
17
Internationaler Werkstoff-Vergleich
18
Drucktabelle lt. Din 2413
20-21
Chemische Beständigkeit der rost- und säurebeständigen Stähle
Einleitung23
Beständigkeitstabellen24-42
3
Die rost- und säurebeständigen Edelstähle
1. Was ist ein rost- bzw. säurebeständiger
Stahl?
Alle rostbeständigen Stähle sind Eisenbasislegierungen, d.h. der
Anteil Fe beträgt mind. 50 %. Ein Stahl wird dann als rostbeständig
bezeichnet, wenn er in Kontakt mit Wasser oder feuchter Luft, auch
nach längerer Zeit, nicht rostet bzw. korrodiert. Rost selbst besteht
im Wesentlichen aus einer Mischung von Eisen-Hydroxyden (Fe OH³)
und Eisenoxyden.
Die hauptsächlichen Legierungselemente und ihr Einfluss
auf die Eigenschaften des Stahls
Die rostbeständigen Stähle verdanken ihre Rostsicherheit in erster
Linie dem Legierungsmetall Chrom (CR.). Chrom führt durch die Bildung von Chromoxyd auf der Oberfläche des Stahles zu einem passiven Zustand. Schon relativ geringe Mengen – ab 10,5 % Chrom-Anteil
spricht man von nichtrostendem Stahl – führen zur Passivierung der
Oberfläche durch die Bildung von Chromoxyden.
Man spricht vom passiven Zustand eines Metalles, wenn sein elektrochemisches Verhalten unter bestimmten Bedingungen ähnlich dem
eines Edelmetalles wird (Silber, Platin, Gold etc.). Bei der Bildung der
Passivität spielt die Sauerstoffkonzentration des Mediums eine große
Rolle, denn ohne Sauerstoff können sich keine Oxyde bilden. Daraus
folgt, dass oxydierende Medien rostbeständige Stähle viel weniger
angreifen als reduzierende.
Chrom erhöht außerdem die Festigkeit des Stahles ganz spürbar, ohne
die Dehnung wesentlich zu verschlechtern. Es verbessert die Warmfestigkeit und die Zunderbeständigkeit des Stahles markant. Chrom
ist ein starker Karbidbildner, aus diesem Grund muss der Kohlenstoff
© in rostbeständigen Stählen tief gehalten werden oder durch Stabilisierungselemente (Ti, Nb) gebundenen werden. C stabilisiert das
Austenitgefüge in rostbeständigen Cr-Ni-Stählen. Mit steigendem CGehalt steigt die Festigkeit des Stahles sowie die Härtbarkeit bei martensitischen Stählen. Schweißbarkeit, Dehnung, Schmiedbarkeit und
Bearbeitbarkeit nehmen ab.
2. Die drei Hauptgruppen rost- und säurebeständiger Stähle, ihre Eigenschaften und
Anwendungen
Man unterscheidet folgende Hauptgruppen nach ihrer Gefügeform:
- martensitische Stähle
- ferritische Stähle
- austenitische Stähle
2.1. Martensitische Stähle
Bei den martensitischen Stählen handelt es sich vorwiegend um
Chromstähle mit Chromgehalten von 12 bis 18%; bei einem C-Gehalt
von 0,10 bis 1,2%, je nach Qualität, finden sich Zusätze von Ni (0,5 2,5%) und Mo (bis ca. 1,2%).
Die martensitischen Stähle sind magnetisch und können durch entsprechende Wärmebehandlung vergütet bzw. gehärtet und angelassen werden. Wegen der relativ hohen C-Gehalte sind die martensitischen Stähle nicht oder nur mit speziellen Maßnahmen schweißbar
(Vorwärmen/Glühen). Qualitäten mit C-Gehalten bis ca. 0,40%
werden normalerweise als vergütete Stähle eingesetzt, über 40% in
gehärtetem Zustand. Mit zunehmendem C-Gehalt nimmt die Härte in
gehärtetem Zustand zu (0,1% C = ca. HRC 40, 0,9% C = HRC 58). Diese
Qualitätsgruppe wird verwendet für die Herstellung mechanisch hochbeanspruchter Konstruktionsteile und Wellen sowie für gehärtete
Werkzeuge und Schneidwaren, bei denen eine erhöhte Beständigkeit
gegen oxydierende Säuren erforderlich ist.
Nickel (Ni) verbessert die allgemeine Korrosionsbeständigkeit. Bei
einem Anteil von mind. 7 % tritt eine Gefügeveränderung ein: Ferrit
– Austenit. Ni verbessert die Kerbschlagzähigkeit, insbesondere bei
extrem tiefen Temperaturen.
Molybdän (Mo) verbessert die Korrosionsbeständigkeit ganz wesentlich, insbesondere gegen Lochfraß. Es erhöht die Festigkeitswerte, speziell die Warmfestigkeit. Mo ist ein Ferritbildner.
Kupfer (Cu) erhöht schon in relativ geringen Konzentrationen (1,5%)
die Beständigkeit gegen reduzierende Säuren (z.B. Schwefelsäure).
Silizium und Aluminium (Si + Al) sind Ferritbildner, sie erhöhen
insbesondere bei den ferritischen Stählen (Chromstähle mit relativ
niederem C-Gehalt) die Zunderbeständigkeit (Schältemperaturen).
Titan und Niob (Ti + Nb) werden ferritischen und austenitischen
Stählen als sogenannte Stabilisierungselemente zulegiert. Sie sind
starke Karbidbildner und führen insbesondere in Schweißnähten zu
einer Verbesserung der Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion
(siehe Kapitel 3).
Schwefel (S) ist als nicht metallisches Element an und für sich eine
Verunreinigung und wird normalerweise ganz tief gehalten. Für die
rostbeständigen Automatenstähle wird Schwefel in Gehalt bis ca.
0,35 % bewusst zulegiert und verbessert markant die Zerspanbarkeit.
Kalzium erhöht, selbst in geringen Mengen zulegiert und unter
gewissen schmelztechnischen Voraussetzungen, die mechanische Bearbeitbarkeit, ohne die allgemeinen Gebrauchseigenschaften negativ zu beeinflussen (z.B. Stabstahl in Ugima–Qualität, Hohlstahl in Valima-Qualität).
Stickstoff (N) stabilisiert das austenitische Gefüge etwa in gleichem Ausmaß wie C und erhöht die Festigkeit. N wird speziell tiefgekohlten rostbeständigen Stählen zulegiert (Werkstoff-Nr. 1.4539).
Mangan (Mn) erhöht Festigkeitswerte und Verschleißfestigkeit der
Stähle.
4
2.2. Ferritische Stähle
Bei den ferritischen Stählen handelt es sich vorwiegend um reine
Chromstähle mit Cr-Gehalten von 10,5 bi 18% und C-Gehalten unter
0,1%. Sie sind magnetisch, nicht härtbar, können aber geschweißt
werden; insbesondere werden sie in der Salpetersäureindustrie eingesetzt. Andere Einsatzgebiete sind: Haushaltwaren aller Art, Innenarchitektur sowie Automobilindustrie (Zierleisten, Raddeckel etc.)
2.3. Austenitische Stähle
Es sind dies die mit Abstand am meisten verwendete Stähle. Sie enthalten folgende Legierungselemente:
Cr 17 – 27%
ferner je nach Qualität:
Ni 7 – 33%
Mo 2,0 – 6,5%
C unter 0,12%
Cu 1,5 – 2,5%
sowie allenfalls die Stabilisierungselemente Ti oder Nb. Die austenitischen Stähle sind nicht magnetisierbar, nicht härtbar durch Wärmebehandlung, jedoch im Allgemeinen sehr gut schweißbar. Sie zeichnen sich in geglühtem Zustand durch ein niedriges Streckgrenz
verhältnis und durch sehr hohe Zähigkeitswerte aus, die auch bei extrem tiefen Temperaturen beibehalten werden (Dehnung bei Raumtemperatur ca. 50%). Sie neigen zu starker Kaltverfestigung, insbesondere
bei höheren C-Gehalten, d.h. ihre Festigkeitswerte können durch
Kaltumformung sehr stark erhöht werden bei gleichzeitig stark verminderter Dehnung (Bildung von Verformungsmartensit = Zunahme der
Magnetisierbarkeit, d. h., dass das Material leicht magnetisch wird.
Die hauptsächlich verwendeten Qualitäten sind:
2.3.1. Oberbegriff V2A
- Werkstoff-Nr. 1.4301: C max. 0,07%, Cr 17 – 19%, Ni 8,5 – 10,5%
Diese Qualität findet eine außerordentlich breite Anwendung in allen
Industrien, z. B. für Haushaltgeräte und –maschinen, für Besteck, in
der Nahrungs- und Genussmittelindustrie, für Heizungs- und Klimaanlagen, in der chemischen Industrie, der Papierindustrie und für
korrosionsbeanspruchte Konstruktionsteile in der Maschinenindustrie.
Varianten dieser Grundqualität sind:
-
Werkstoff - Nr. 1.4306 mit eingeschränktem C-Gehalt von max.
0,03%: bessere Schweißbarkeit, keine Karbidausscheidungen (verbesserte Korrosionseigenschaften).
-
Werkstoff –Nr. 1.4307: mit eingeschränktem C-Gehalt von max.
0,03%, der geringere Kohlenstoffgehalt führt zu einer verbesserten
Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion
- Werkstoff-Nr. 1.4541 mit Zusatz von Ti als Stabilisierungselement zur
Vermeidung von Karbidausscheidungen.
2.3.2. Oberbegriff V4A
- Werkstoff-Nr. 1.4401: C max. 0,07%, Cr 16,5 – 18,5, Ni 10,5 – 13,5%,
Mo 2 – 2,5%. Die Säurebeständigkeit des Stahls wird durch den Zusatz von Mo ganz wesentlich verbessert. Damit das Gefüge austenitisch bleibt (Mo ist Ferritbildner!), wird dem Stahl gleichzeitig mehr
Ni zulegiert (min. 10,5%). Ferner bewirkt die Zulegierung von Mo eine
wesentlich verbesserte Beständigkeit gegen Lochfraß sowie allgemein gegen reduzierende Säuren. Ebenso die Werkstoff-Nr. 1.4404
mit eingeschränktem C-Gehalt (max. 0,03%, und leicht erhöhtem
Ni-Gehalt, 11-14%), welcher in zunehmendem Maße in der Industrie
Anwendung findet.
- Werkstoff - Nr. 1.4571: Wie Werkstoff-Nr. 1.4401, jedoch zusätzlich
mit Ti stabilisiert, schweißbar ohne thermische Nachbehandlung,
kornzerfallbeständig. Die Werkstoff-Nr. 1.4571 ist die in der deutsch
chemischen Industrie am häufigsten eingesetzte Qualität.
-
Werkstoff - Nr. 1.4435: Mit eingeschränktem C-Gehalt von max.
0,03%, Cr 17 – 18%, Mo 2,5 – 3,0, Ni 12,5 – 15,0%, mit Ferritgehalt
= 0%, schweißbar ohne thermische Nachbehandlung, kornzerfallbeständig.
3. Die Korrosion bei rost- und
säurebeständigen Stählen
Unter Korrosion wird im Allgemeinen die von der Oberfläche eines
Stahls ausgehende Veränderung des Werkstoffes durch chemische
oder elektrochemische Angriffe verstanden. Die dabei entstehenden,
durch Färbung erkennbaren oxydischen Korrosionsprodukte werden
als Rost bezeichnet. Man stellt dabei im Normalfall eine mehr oder
weniger gleichmäßige Abtragung der Stahloberfläche fest.
Durch die hohen Gehalte an Legierungsmetallen wie Chrom, Nickel
und Molybdän wird der Korrosionswiderstand der austenitischen
Stähle derart erhöht, dass man von säurebeständigen Stählen sprechen darf. Dabei muss aber ausdrücklich festgehalten werden, dass
es keinen säurebeständigen Stahl gibt, der gegen stark reduzierend
wirkende Angriffsmittel wie z. B. Salz-, Fluss- und Schwefelsäure beständig ist (Beizsäuren). Ein Stahl wird dann als beständig gegen bestimmte Säuren, Laugen oder Salze bezeichnet, wenn er nach Prüfung
in einem dieser Angriffsmittel während einer bestimmten Zeit und bei
einer bestimmten Temperatur keinen oder nur einen sehr geringen
Gewichtsverlust in g/m² - h erleidet.
In dieser Broschüre haben wir auf den Seiten 00 – 00 eine Beständigkeitstabelle zusammengestellt, die in gewisser Weise die Einschätzung der Korrosionsbeständigkeit erleichtern kann. Dabei weisen wir
ausdrücklich darauf hin, dass die Prüfergebnisse nur als Richtwerte
zu verstehen sind, da in der Praxis meistens ganz andere Bedingungen vorherrschen als bei den vorliegenden Laborergebnissen mit chemisch reinen Angriffsmitteln.
Leider wird bei Korrosion eher selten eine gleichmäßige Abtragung
auf der Stahloberfläche festgestellt, sondern je nach Erscheinungsform kann auch ein örtlich beschränkter Angriff erfolgen. Es gibt also
verschiedene Korrosionsarten.
3.1. Bei nichtrostenden Stählen unterscheidet man nachfolgende Korrosionsarten:
3.1.1. Die gleichmäSSige Abtragung über die ganze Stahloberfläche, wie unter 3. Beschrieben. Fazit: Der eingesetzte Stahl ist gegen
das vorliegende Angriffsmittel nicht beständig.
3.1.2. Die LochfraSSkorrosion (siehe Bilder a und b)
Bei Lochfraß handelt es sich um einen lokalen, teilweise nur punktförmig begrenzten Korrosionsangriff mit großer Tiefenwirkung. Zwischen
den angegriffenen Stellen können Flächen liegen, die in keiner Weise
angegriffen bzw. zerstört sind.
Bei der Lochfraßkorrosion entsteht also eine lokale Aktivierung einer
ansonsten sehr passiven Stahloberfläche. Die einmal aktivierten Stellen bleiben dauernd aktiv, so dass der Stahl an dieser Stelle völlig zerstört wird. Lochfraß wird vorwiegend durch das Vorhandensein von Halogen-Verbindungen (Salzbildner wie Chlor, Brom und Jod) verursacht.
Mo-haltige Stähle sind widerstandsfähiger gegen Lochfraßkorrosion
als die Chrom-Nickel-Stähle.
3.1.3. Die Spannungsriss-Korrosion
Sie kann besonders bei den austenitischen Cr-Ni-Stählen auftreten,
wenn diese unter äußeren und inneren Spannungen Korrosionsmitteln ausgesetzt sind. Ausgelöst wird die Spannungsriss-Korrosion
meist durch chloridhaltige Salzlösungen oder feuchte Chlorverbin-
5
dungen, feuchtes Kochsalz, Beizbäder etc. Die Risse sind meist stark
verästelt und verlaufen senkrecht zur Spannungsrichtung.
Außerdem sind Chrom-Nickel-Stähle mit Mo-Zusatz etwas weniger anfällig gegen die transkristalline Spannungskorrosion.
3.1.4. Die Kontaktkorrosion
Als Kontaktkorrosion bezeichnet man die Korrosion, die bei der Kombination von unterschiedlichen Werkstoffen entstehen kann. Dabei
geht das unedlere Metall in Lösung. Rost- und säurebeständige Stähle
weisen in passivem Zustand ein hohes Elektrodenpotential auf und
werden bei Kontakt mit unedleren Metallen und Legierungen wie Kupfer, Bronze, Messing oder Aluminium zur Kathode und aus diesem
Grund nicht angegriffen. Verschraubte Messingarmaturen an rostfreien Rohrleitungen sind also zulässig, vorausgesetzt, dass Messing gegen das vorliegende Angriffsmittel selbst genügend beständig ist. Bei
Anwesenheit von reduzierenden Angriffsmitteln kann die Passivität
des säurebeständigen Stahls verloren gehen, d.h. sein Elektrodenpotential wird unedler. In diesem Fall können diese Stähle bei unterschiedlichen elektrochemischen Verhalten angegriffen werden. Es
empfiehlt sich also, für Verbindungselemente stets artgleiche Werkstoffe zu verwenden. Wenn dies aus konstruktiven Gründen nicht
möglich ist, sollte man den unmittelbaren Kontakt durch eine Isolierschicht verhindern.
3.1.5. Die Spaltkorrosion
Als Spaltkorrosion bezeichnet man einen Korrosionsangriff, der unter
Dichtungen, an gefalzten Blechteilen oder an solchen Stellen auftritt,
die durch Punktschweißung miteinander verbunden sind. Bei dieser
Korrosionsform ist ein Spalt zwischen zwei Teilen aus gleichen oder
ungleichen Werkstoffen das Kriterium. Der zur Bildung einer Passivschicht der nichtrostenden Stähle ständig erforderliche Sauerstoff hat
zu den Spalten nicht oder nur in ungenügendem Maße Zugang. Dadurch können sich die Spaltflächen leicht aktivieren und zu örtlicher
Korrosion führen. Die Spaltkorrosion wird durch chlorionenhaltige
Medien gefördert. Fazit: Schon bei der Konstruktion von Apparaten
und Geräten sollten schädliche Fugen und Falzungen möglichst vermieden werden.
6
3.1.6. Die interkristalline Korrosion oder Kornzerfall
Bei den ferritischen und austenitischen Qualitäten kann es bei
Überhitzungen, z.B. beim Schweißen, zu Gefügeausscheidungen
in Form von Chromkarbiden kommen. Diese Chromkarbide (Verbindungen von Chrom und Kohlenstoff ) setzen sich an den Korngrenzen des Gefüges ab. Bei chemischen Beanspruchungen werden
diese Korngrenzbereiche durch Chromverarmung aktiv, während die
Kornflächen passiv bleiben. Der chemische Angriff schreitet also
entlang der Korngrenzen fort. Er verläuft interkristallin und führt
schließlich zum Herauslösen von dieser schädlichen Chromkarbide und damit die Chromverarmung des Stahls entsteht innerhalb
einer gewissen Zeit und innerhalb eines bestimmten TemperaturIntervalls, der sogenannten kritischen Temperaturzone.
Diese kritische Temperaturzone liegt bei den ferritischen Chromstählen etwas über 1000°C, während sie bei den austenitischen
Güten zwischen 450 und 900°C liegt.
Dies heißt also, dass ferritische Chromstähle, wenn sie längere Zeit
über 1000°C erwärmt werden, Chromkarbide ausscheiden, während
austenitische Güten diese Neigung bereits zwischen 450 und 900°C
zeigen
Da bereits beim Schweißen der rostsicheren Stähle Temperaturen
über 1300°C auftreten, muss dafür gesorgt werden, dass die Stähle
beim Abkühlen bzw. beim Eintritt in ihre kritische Temperaturzone
keine Chromkarbide bilden können. Dies kann auf folgende 3 Arten
verhindert werden:
a) Die Abkühlung geht so schnell vor sich, dass sich Chrom und Kohlenstoff nicht zu Chromkarbiden vereinigen können da zur Karbidbildung eine gewisse Zeit erforderlich ist. Je mehr Kohlenstoff der Stahl
enthält, desto schneller geht die Chromkarbidausscheidung vor sich.
Normale austenitische Qualitäten mit C-Gehalten unter 0,07% kühlen
bis ca. 4 mm Blechstärke nach dem Schweißen genügend schnell an
der Luft ab (die Werkstoffe 1.4301, 1.4401).
b) Man senkt den Kohlenstoff-Gehalt der nichtrostenden Stähle unter
0,03% ab, um eine Karbidausscheidung zu verhindern, weil zu wenig Kohlenstoff da ist, um eine Chromkarbidbildung zu ermöglichen
(Werkstoffe 1.4306, 1.4307, 1.4404 und 1.4435), wobei ihre mechanische Eigenschaft durch den niedrigeren Kohlenstoffgehalt etwas
reduziert werden.
c) Man legiert den rostsicheren Stählen bestimmte Mengen der sogenannten Stabilisatoren Titan (Ti) oder Niob (Nb) zu. Diese beiden
Legierungselemente haben eine wesentlich größere Affinität zu Kohlenstoff als das Metall Chrom, d.h. sie gehen viel lieber und schneller
eine Verbindung mit Kohlenstoff ein. Dies hat zur Folge, dass sich
beim Erhitzen von stabilisierten rostsicheren Stählen bei Erreichen
der kritischen Temperaturzone sofort Titan- oder Niob-Karbide bilden,
bis der Kohlenstoff gebunden ist. Zur Bildung von Chromkarbiden ist
kein Kohlenstoff mehr zur Verfügung.
Die Titan- und Niob-Karbide sind außerdem sehr zäh und sind relativ
gleichmäßig im Gefüge verteilt.
Die stabilisierten Güten werden vorzugsweise bei dickeren Blechen
mit Langzeitschweißungen eingesetzt. Aufgrund ihrer etwas größeren
Zähigkeit finden diese Stähle insbesondere dort Verwendung, wo
die Schweißnahtzonen auch bei Temperaturen über 450°C höheren
mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. (die Werkstoffe
1.4541, 1.4550, 1.4571 und 1.4580).
3.1.7. Fremdrost
Als letzte Korrosionsart sei der Fremdrost erwähnt, dessen Rosterscheinung von nicht völlig entzunderten Schweißnähten ausgehen
kann oder auf Eisenablagerungen auf der Oberfläche der rostsicheren
Stähle zurückzuführen ist. Auf diesen Fremdrost und seine Vermeidung wird im Kapitel „Schweißen und Löten der rostfreien Stähle“
noch näher eingegangen, so dass wir uns darauf beschränken, darauf
hinzuweisen, dass Fremdrost z. B. durch unsachgemäße Verpackung
und Fremdrostbefall während des Transportes oder durch unsachgemäße Lagerung zusammen mit Eisen entsteht. Je nach Stärke dieses
Fremdrostbefalls müssen die Materialien gereinigt werden, was meistens durch Abscheuern mit üblichen Putzmitteln geschehen kann. In
hartnäckigen Fällen ist ein Nachbeizen des Materials und Neutralisieren mit Wasser unerlässlich (Beizen = 15 – 20% Salpetersäure 50%ig
+ 80 – 85% Wasser).
3.2 Korrosionsschutz
Um an einem Apparat eine optimale Säurebeständigkeit bzw. Lebensdauer gegen ein bestimmtes, genau bekanntes Angriffsmittel bei
einer bestimmten Betriebstemperatur zu erhalten, müssen nachfolgende Kriterien erfüllt sein:
3.2.1. Die Wahl der bestgeeigneten Qualität
Soweit nicht schon aus der Beständigkeitstabelle in unserer Broschüre „Wissenswertes für den Praktiker“ die Qualitätsauswahl getroffen
werden kann, sind Rückfragen bei den Fachleuten der Lieferwerke unerlässlich. In Sonderfällen führen auch Versuche mit kleinen Mustern
bei Kunden zum Erfolg. Dabei muss allerdings darauf geachtet werden, dass nur ein Teil des Musters in das vorliegende Angriffsmittel
getaucht wird, weil der Angriff beim Übergang in Luft, also auf dem
Säurespiegel, meistens am größten ist.
3.2.2. Konstruktive MaSSnahmen
Auf diese wird in dem Kapitel „Schweißen und Löten“ hingewiesen.
Als Hauptregeln gelten: möglichst wenige Schweißnähte, denn diese
beherbergen immer die schwächsten Stellen einer Konstruktion in Bezug auf Säurebeständigkeit.
Ferner sollen allzu starke, durch Kaltverformung entstandene Spannungen nach Möglichkeit durch Glühung abgebaut werden. Im Weiteren sollen für Langzeitschweißungen z. B. bei der Verarbeitung von
dicken Blechen zur Vermeidung der interkristallinen Korrosion nur
niedergekohlte oder stabilisierte Güten verwendet werden (Werkstoffe 1.4306, 1.4541, 1.4435 und 1.4571).
3.2.3. Oberflächenbehandlung
Im Weiteren hat man sich, was das Aussehen eines fertigen Apparates
betriff, stets den Satz vor Augen zu halten: Je glatter und glänzender
die Oberfläche eines nichtrostenden Stahls ist, desto besser ist seine
Beständigkeit gegen chemische Angriffsmittel.
Dem Schleifen und Polieren muss bei rostbeständigen Apparaten mit
höchster chemischer Beanspruchung also besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden.
4. Die Wärmebehandlung
Während die austenitischen und ferritischen nichtrostenden Stähle in
abgeschrecktem bzw. geglühtem Zustand bei entsprechend gut passivierter oder polierter Oberfläche ihre beste Säurebeständigkeit besitzen, sollten die martensitischen Chromstähle ausschließlich in vergütetem bzw. gehärtetem Zustand zur Verwendung gelangen, da sie nur
in diesem Zustand ihre spezifische beste Rostsicherheit aufweisen.
Die Glüh- und Vergütungstemperaturen für eine Auswahl der meistverwendeten rost- und säurebeständigen Stähle können den entsprechenden Datenblättern entnommen werden.
Bei den austenitischen Stählen liegt die Glühtemperatur durchwegs
bei ca. 1050°C, wobei wegen der Gefahr der interkristallinen Korrosion
die kritische Temperaturzone zwischen 900 und 450°C bei der Abkühlung schnell durchfahren werden muss. Dies erfolgt durch Abschreckung in Wasser, so dass man statt „Glühen“ auch „Abschrecken“ zu
sagen pflegt.
Zum Schluss sei noch etwas über die Pflege von Konstruktionen und
Apparaten aus rostsicherem Stahl gesagt:
Die Meinung, dass nichtrostender Stahl rostfrei bleibt und keinerlei
Pflege bedarf, ist leider noch ziemlich stark verbreitet, was hin und
wieder zu einem bösen Erwachen führen kann. Schon durch den Umstand, dass diese Stähle sehr anfällig gegen Fremdrost sind, ist es
unerlässlich, die Apparate zu überwachen und nötigenfalls diesen
Fremdrost zu entfernen. Die Industrie bietet heute eine ganze Reihe
von Reinigungsmitteln zur Pflege von nichtrostendem Stahl an. Nähere Angaben hierüber finden Sie in den Kapiteln „Reinigung und
Pflege“.
Was passieren kann, wenn nicht gereinigt wird, sei an nachfolgendem
Beispiel gezeigt:
In einem Hotelbetrieb wurde vor Jahren ein größerer runder, rostsicherer Eimer aus 2 mm Blech in Werkstoff Nr. 1.4301 mit Standring,
Handgriffen und Deckel eingesetzt zum Sammeln der Lebensmittelabfälle von Küche und Service. Jeden Abend wurden diese Abfälle
von einer Schweinezucht in Stadtnähe abgeholt. Nach knapp einem
Jahr erreichte uns dann die Reklamation der Herstellerfirma des Eimers. Grund: Der Boden des Eimers war total durch korrodiert und
stellenweise ausgebrochen. Die Untersuchung durch uns zeigte eine
relativ dicke Kruste Kochsalz auf dem Boden, große, durch Lochfraß
verursachte Löcher, nebst „klassischer“ Spannungsrisskorrosion mit
durchbrochenen Rissen an den Radien des gepressten Bodens. Im
Übrigen betrug die Wandstärke des Mantels in der untersten Partie
noch knapp 1 mm. Was war geschehen? Der Eimer war, wie uns vom
Hotelier bestätigt wurde, überhaupt nie ausgewaschen worden; warum auch, er ist ja rostfrei, war die erstaunte Frage. Man hat den Eimer
ganz einfach jeden Abend gekippt und den Inhalt in mitgebrachte Bottiche der Mästerei geleert, ein halbes Jahr lang. Die dadurch entstandene, immer stärker werdende Konzentration von feuchtem Kochsalz
hat den Eimer vorzeitig zerstört. Nachzutragen wäre, dass der neue
Eimer, der sicherheitshalber in Werkstoff Nr. 1.4404 gefertigt wurde
und jeden Tag nach der Leerung mit Wasser ausgespült wird, sehr
wahrscheinlich heute, nach 10 Jahren, noch existiert.
5. SchweiSSen und Löten
der rostfreien Stähle
SchweiSSen von CrNi-Stählen:
Der Literatur ist zu entnehmen, dass heute mehr als 150 Schweißverfahren bzw. Verfahrensvariationen unterschieden werden. Nicht alle
Verfahren sind zum Schweißen von CrNi-Stählen einzusetzen.
GasschweiSSen (Autogen-SchweiSSen)
Zum Schweißen hochwertiger Verbindungen ist das Gasschweißen
nicht geeignet. Gelegentlich werden dünne Bleche mittels Bördel naht
verschweißt. Spezielle Flussmittel sind dazu erforderlich. Dabei ist mit
eher kleinem Brenner und streng neutraler (bis leicht reduzierender)
Flamme zu schweißen. Ein niob-stabilisierender Zusatzdraht wirkt der
Aufkohlung durch die Flamme entgegen.
LichtbogenhandschweiSSen (Elektroden-SchweiSSen)
Praktisch alle Lichtbogenschweißverfahren eignen sich zum Schweißen von CrNi-Stählen. Das Elektroden-Handschweißen verliert jedoch
gegenüber den Schutzgas-Schweißverfahren aus verschiedenen
Gründen an Bedeutung. Zum Lichtbogenschweißen von CrNi-Stählen
muss die Schweißstelle in jedem Fall sauber, trocken und fettfrei sein.
Die Schweißelektrode ist nach Rücksprache mit dem Elektroden-Lieferanten zu wählen. In der Regel werden artgleiche Zusatzwerkstoffe
eingesetzt.
Wie bei allen Schweißverfahren ist beim Lichtbogenschweißen die
7
richtige Schweißnahtvorbereitung von Bedeutung. Bis höchstens
4mm Blechdicke kann ein Stumpfstoß als I-Naht ausgebildet sein.
Der Stegabstand = halbe Blechdicke +1 mm ist in jedem Fall einzuhalten. Nur dieser scheinbar große Stegabstand erlaubt ein sicheres
Durchschweißen. Beim Durchschweißen dünner Querschnitte ohne
Luftspalt kann die Elektrodenschlacke die Nahtwurzel nicht abdecken. Chromoxydbildung und Korrosionserscheinungen sind dann zu
erwarten.
Farbige, zerklüftete, verzunderte Nahtwurzeln oder im schlimmsten
Fall ein unverschweißter Spalt sind höheren Korrosionsansprüchen
nicht immer gewachsen. Für Wurzelschweißungen an Rohren ist das
Lichtbogenhandschweißen heute ohnehin nicht mehr Stand der Technik. Das Wolfram-Schutzgas-Schweißverfahren eignet sich dazu weit
besser.
Bereits das richtige Heften - z.B. einer Kehlnaht – ist schwierig. Oft
wird die Stromstärke zu hoch eingestellt. Dadurch entstehen bereits
an der Heftstelle Risse. Die Heftstellen sind einwandfrei, lang genug
und im Pilgerschritt auszuführen.
V-Nähte bei Werkstückdicken bis ca. 6 mm werden mit einem Öffnungswinkel von ca. 90° ausgeführt. Bauteile größerer Dicken erfordern zum Teil andere Nahtformen mit, relativ gesehen, großen
Öffnungswinkeln von mindestens 70°. Immer muss ein einwandfreies
Durchschweißen gewährleistet sein, ohne dass die Nahtwurzel oxydiert.
SchutzgasschweiSSverfahren
Wolfram-Inertgas-SchweiSSen (WIG, TIG)
Das TIG-Schweißverfahren eignet sich gut für das wirtschaftliche
Verschweißen dünner Bleche und Rohre aus nichtrostenden Stählen.
Öfter werden saubere, krater- und porenfreie Wurzellagen an dickeren
Bauteilen bei V-Nähten ebenfalls durch TIG-Schweißen ausgeführt.
Zum Schweißen wird Gleichstrom verwendet, wobei das Werkstück
am Pluspol und die Elektrode am Minuspol angeschlossen wird.
Thorium-legierte Elektroden halten länger und ergeben weniger Einschlüsse. Die Elektroden werden spitz geschliffen, damit bleibt die
Wärme besser konzentriert. In der Regel wird als Schutzgas normales
Schweiß-Argon mit einer Reinheit von 99,99% eingesetzt.
Die häufigsten Schweißfehler beim TIG-Schweißen entstehen in der
Schweißpraxis durch:
-fehlerhafte, verkantete Brennerhaltung
-ungenügende Gaszufuhr
-Turbulenzen an der Brennerdüse
-Luftzug durch Absaugung oder Durchzug.
Öfter als zu erwarten ist, wird beim TIG-Schweißen die Rückseite der
Schweißnaht vergessen. Diese ist immer durch zweckmäßige Maßnahmen zu schützen.
Üblich sind:
-bei nicht zu hohen Ansprüchen: gut anliegende Kupferstreifen. Ansonsten:
-Vorrichtungen für den Wurzelschutz mit Rein-Argon oder Formiergas.
-Klebestreifen verschiedener Art; diese können jedoch infolge von
Verbrennungsrückständen problematisch sein.
Das Formiergas - ein Gas aus 80 bis 90% Stickstoff, Rest Wasserstoff
– wird häufig als Innenschutzgas beim Schweißen von Rohren eingesetzt. Es muss durchströmen und am Rohrende abgefackelt werden.
Wesentlich ist, dass bereits beim Heften von Rohren das Formiergas
angeschlossen sein muss, da sonst bleibende oxydierte Heftstellen
zurückbleiben. Diese sind später die Ursache von Korrosionen.
Metall-Intergas-SchweiSSen (MIG)
Größere Bauteile über ca. 5 mm Dicke eignen sich zum Verbinden
durch MIG-Schweißen. Gearbeitet wird dabei mit Sprühlichtbogen.
8
Moderne Schweißgeräte und Impulstechnik erleichtern dem Schweißer das Einstellen der erforderlichen Schweißparameter.
Zur Erzielung einer besseren Nahtzeichnung ohne Spritzer wird ein Argon-/Sauerstoff-Mischgas mit 1-3% Sauerstoffanteil eingesetzt.
Plasma-SchweiSSen
Das Plasma-Schweißen ist eine Weiterentwicklung des Wolfram-Intergas-Schweißens. Wesentlich erhöht sind beim Plasma-schweißen
die Energiedichte und Lichtbogenstabilität. Infolge des hohen gerätetechnischen Aufwandes wird die Stichlochtechnik wenig eingesetzt.
Das Mikroplasma-Schweißen von Blechdicken im Zehntelmillimeterbereich und ebensolchen Drähten ist dagegen allgemein üblich.
Große Handfertigkeit und umfangreiche Fixiereinrichtungen etc. sind
jedoch auch hier erforderlich.
WiderstandsschweiSSen
Die schlechte Wärmeleitfähigkeit und die niedrige elektrische Leitfähigkeit der austenitischen Stähle ergeben eine gute Verschweißbarkeit durch z.B. Punktschweißen. Dabei ist der mögliche große Verzug
oder gar das Ausbeulen der Bleche zwischen den Schweißpunkten
zu beachten. Zudem können bei Überlappverbindungen leicht Spaltoder Kontaktkorrosionen auftreten.
Wahl der SchweiSSverfahren
Welches Schweißverfahren einzusetzen ist, hängt schließlich von verschiedenen Faktoren ab.
Im Wesentlichen sind dies:
-Blechdicke
-Nahtlänge
-Schweißposition
-Werkstückzahl und Anforderungen an das Werkstück.
Konstruktive und arbeitstechnische Regeln
Bei sämtlichen Schweißarbeiten sind die CrNi-Stählen gegenüber
Baustählen wesentlich anderen physikalischen Eigenschaften zu beachten, wie:
-geringe Wärmeleitfähigkeit
-hoher Ausdehnungskoeffizient
-hoher elektrischer Widerstand.
Die Wärmefähigkeit von CrNi-Stählen beträgt nur etwa ein Drittel höher. Dies bedeutet beim Schweißen Wärmestau, Spannungen und
Verzug, aber auch Heißrissgefahr und Chromkarbid-Bildung mit Korrosionsgefahr bei unstabilisierten Stählen.
Als allgemeine Regeln gelten deshalb für jeden Schweißer:
-kleines Schweißnahtvolumen vorsehen
-das Pendeln beim Schweißen ist zu unterlassen, d.h.
-„Kalt“-schweißen mit geringer Wärmeeinbringung
-Schweißen von Strichraupen.
-Sind mehrere lagen zu schweißen, so kann zur Vermeidung von Heißrissen die Gegenseite direkt hinter der Schweißstelle mit Wasser oder
Pressluft gekühlt werden.
Heißrisse entstehen in Folge des hohen Ausdehnungskoeffizienten
austenitischer Stähle. Zudem bilden Verunreinigungen, wie z.B. S mit
Fe, niedrigschmelzende Phasen, die sich an den Korngrenzen ablagern. Beim erstarren entstehen hohe Schrumpfspannungen. Die Risse
bilden sich alsdann ausgehend von niedrigschmelzenden Filmen in
der Erstarrungszone.
Bei hohen Schweißtemperaturen, wie sie auch bei Mehrlagenschweißungen auftreten, bilden sich Oxyde. Zudem kann sich Chrom mit
Kohlenstoff zu Chromkarbid verbinden. Dies führt in korngrenznahen
Zonen zu Chromverarmung, d.h. zu interkristalliner Korrosion. Bei
Mehrlagenschweißungen ist deshalb die letzte Lage immer auf die
korrosionsbeanspruchte Seite eines Bauteils zu legen.
Bei korrosionsbeanspruchten Teilen ist im Weiteren jede Spannungskonzentration zu vermeiden. Ansammlungen von Schweißnähten
führen zu hohen Schrumpfspannungen und damit zu Spannungsriss
Korrosionsgefahr.
Vorsicht ist ebenfalls beim Kaltverformen geboten. Nachträgliches
Hämmern oder Richten der Schweißnaht kann zu hohen örtlichen
Spannungskonzentration und unzulässigen Härten führen. Bei kaltverfestigten CrNi-Stählen sinkt die Dehnungsfähigkeit des Werkstoffes rasch auf minimale Werte.
Am Beispiel einer Punktschweißverbindung sei auf die Gefährlichkeit
von Anlauffarben und Spalten hingewiesen. Anlauffarben sind dünne
Oxydschichten, die nicht mehr die passivierenden Eigenschaften des
Grundwerkstoffes aufweisen. Nicht entfernte Anlauffarben können
rasch zu lokalen Korrosionsangriffen führen.
Fremdrost
Was viele nicht wissen…
„Eisen“ ist der Feind des nichtrostenden Stahles.
Unebenheiten, Fremdpartikel und ganz besonders kleine Eisenteilchen stören die submikroskopische Passivschicht des CrNi-Stahles.
Bei höchsten Ansprüchen gelten deshalb auch für jeden Metallbauschlosser folgende Regeln:
-
Keine Schleifscheiben verwenden, mit denen vorher unlegierter
Stahl geschliffen worden ist.
- Schleifstaub von unlegiertem Stahl darf nicht auf die Oberfläche von
CrNi-Stahl gelangen, d.h., die Arbeitsplätze für die Verarbeitung von
Chrom-Nickel-Stählen sind von Arbeitsplätzen für unlegierte Stähle
zu trennen.
Außerdem:
- Nur Bürsten aus nichtrostendem Stahl verwenden, die nicht gleichzeitig für unlegierte Stähle eingesetzt werden dürfen.
- Eine stählerne Reißnadel zum Anreißen auf Chrom-Nickel-Stahl darf
nicht verwendet werden.
- Im Extremfall kann bereits ein über CrNi-Stahl gleitender Schraubenschlüssel oder Eisenhammer unter ungünstigen Umständen die
Korrosion einleiten.
Löten von CrNi-Stählen
Hartlöten
Hartlotverbindungen lassen sich mit niedrig schmelzenden Silberloten und zugehörigen Flussmitteln sehr gut durchführen. Es wird mit
weicher Flamme gearbeitet; punktförmige Erhitzung bzw. Überhitzung
ist zu vermeiden. Die zu verbindenden Flächen sind chemisch oder
mechanisch auf zu rauen. Der Lötspalt soll 0,1 mm, die Überlappung
mindestens 2 mm betragen.
Zum Hartlöten werden Silberlote mit 35-56% Silber, vorzugsweise AG
56 nach DIN 8513 mit Flussmittel F-SH 1 nach DIN 8511 eingesetzt. Bei
Teilen für die Lebensmittelindustrie dürfen nur cadmiumfreie Silberlote eingesetzt werden.
Die beim Hartlöten entstehenden Anlauffarben müssen durch Beizen
oder Bürsten entfernt werden.
Weichlöten
Nichtrostende Stähle lassen sich mit Lötzinn (L-SnAG5 oder L-Sn60PB
nach DIN 1707) weich löten, wenn man aggressive Flussmittel (F-SW
11, S-SW 21 nach DIN 8511) benutzt.
Die zu verbindenden Oberflächen müssen gereinigt und metallisch
blank gemacht werden. Da die nichtrostenden Stähle Wärme schlechter leiten als Kupfer oder Eisen, sind örtliche Überhitzungen zu vermeiden. Für den Lötspalt gilt das gleiche wie beim Hartlöten. Die
Überlappung soll 6 mm betragen.
Für beide Verfahren gilt: Bei geschliffenem Material soll die Schleifrichtung in Flussrichtung liegen. Der Lötspalt darf sich in Flussrichtung
nicht vergrößern. Er muss konstant sein oder sich leicht verengen.
9
Reinigung und Pflege von rostfreiem Stahl
Die Korrosionsbeständigkeit dieser Werkstoffe ist durch die Zugabe
der Legierungselemente Chrom, Chrom-Nickel etc. primär gewährleistet. Eine Schutzbehandlung in Form von Anstrichen oder spezieller
Oberflächenbehandlung entfällt. Metallisch blanke Teile aus rostfreiem Material bilden in freier Atmosphäre an der Oberfläche eine
hauchdünne Oxydschicht (Passivierung), die zusätzlich vor Korrosion
schützt. Schutzschichten können Stoffe enthalten, die bei längerem
Einwirken farbliche Veränderungen derselben oder gar korrosive Angriffe auf das Material verursachen, die unter Umständen zur Zerstörung desselben führen können. Um diesen Mechanismen auszuweichen, ist eine periodische Pflege von Teilen aus rostfreiem Material
zu empfehlen. Die nachfolgende Tabelle bietet einen Überblick über
die häufigsten Verschmutzungsursachen und vermittelt Hinweise zur
Reinigung.
Art der Verschmutzung
Reinigung
Hinweise
- Staub, Ruß*
1. Abwischen mit weichem, trockenem Lappen, Spülen mit Wasser (evtl. nachtrocknen)
(1)
Zur Vermeidung von Wasserflecken
- Fingerabdrücke
- Leichte Fette- und Ölflecken
- Trockene Flugasche
- Streusalzkruste**
2. Abwaschen mit Haushaltreiniger (ohne
Scheuermittelzusatz). Nachspülen mit Wasser (trocknen) (1)
Hartes Wasser kann Kalkspuren hinterlassen, geringfügiger Essigzusatz im Spülwasser schafft Abhilfe
- Rückstände von Beschichtungsfolien
- Fettstiftmarkierungen
- Bleistiftmarkierungen
- Firmenaufdrücke
- Farbspritzer
- Lötflussmittel (ohne Verfärbung)
3. Abwaschen mit organischen Lösungsmitteln wie Toluol, Xylol, Tetratichlorkohlenstoff oder Mineralöldestillaten wie
Benzin(bleifrei), Nitroverdünner, Aceton,
Methyl-Ethyl-Zeton, Perchlor-Äthylen, Alkohol etc.
Diese Stoffe verursachen brennbare Dämpfe.
Nur in guten belüfteten Räumen anwenden!
4. Reinigung wie 1. – 3. , Auftragen von leicht
öl- oder wachshaltigen Konservierungsmitteln
Oberfläche wird unempfindlicher gegen erneute Verschmutzung.
Muss periodisch erneuert werden
5. Waschen mit Reinigungsmittel mit Scheuerzusatz, mit Wasser nachwaschen (1),
nachtrockenen
Diese Verfahren sind für 2D-, 2B- oder BA
Oberflächen ungeeignet, da Scheuerspuren
zurückbleiben
6. Reinigung mit Nylongewebe evtl. mit AlOxyd-Beschichtung, unter Zusatz von: Lösungsmitten
Geschliffene oder gebürstete Oberflächen
unbedingt in Bearbeitungsrichtung nachbehandeln
7. Reinigung mit Schleiftuch und Bürsten.
Gründliches Reinigen mit Wasser (1) (evtl.
unter Druck) nötig (zur Vermeidung von
Fremdrost)
ACHTUNG: nur Bürsten mit rostfreien Borsten
verwenden (Fremdrost)
- Festhaftende Verschmutzung
- Betonspritzer, Verputz
- Schweiß-Verfärbungen (teilweise)
- Schweißverfärbungen
- Lötflussmittel (bereits mit Verfärbung)
8. Elektrolytische Reinigung: behandeln mit
Beizmittel Okite Nr. 33
- Flugrost
- Fremdrost
Evtl. Kombinationen mit Verfahren 6 + 7. Können Erfolg bringen.
Verbesserung der Oberfläche visuell: Beizen
mit 20 % Salpetersäure oder Phosphorsäure,
spülen (1)
Neutralisieren mit Wasser unerlässlich
-Kratzer
Können mit spannabhebenden Verfahren
entfernt werden. Auf kaltgewalzten Oberflächen können selbst mit Nachbeizen resp.
Nachpolieren keine einwandfreien Resultate
erreicht werden
Bleche mit Arbeitsschutzfolie verarbeiten,
Verwendung von Dekor-Blechen
-Starker Rostbefall
Reinigung gemäß Pos. 7. Und nachbeizen
Beständigkeit des Materials hinsichtlich der
korrosiv wirkenden Stoffe prüfen
*In der Regel schwefel- und phosphorhaltig, daher stark korrosiv wirkend. Führt zu Lochfraß (Typ 304)
** Enthält Chlor, in feuchtem Zustand strak korrosiv (Typ 304 – Lochfraß)
(1) Spülen mit heißem Wasser evtl. unter Druck bringen in der Regel bessern Reinigungseffekt
10
Anmerkungen
Werkstoff-Nr. 1.4021, Werkstoff-Nr. 1.4057
Die vergütbaren martensitischen Werkstoffe Nr. 1.4021 und 1.4057
sollten ausschließlich in vergütetem Zustand eingesetzt werden. Bei
geschliffener oder polierter Oberfläche ist der Werkstoff Nr. 1.4021
genügend beständig gegen Wasser, Wasserdampf und ähnliche
schwach oxydierende Medien. Der Werkstoff Nr.1.4057 weist eine
im Vergleich zu W. Nr. 1.4021 verbesserte Korrosionsbeständigkeit
auf und wird für mechanisch hoch beanspruchte Teile, z.B. in der
Luftfahrt, in Molkereimaschinen, in der Papierindustrie sowie in der
Salpetersäure-Industrie, eingesetzt. Ein Schweißen dieser beiden
Qualitäten ist nur bedingt möglich. (Vorwärmen der Stähle auf 250 –
350°C und Neuvergütung nach dem Schweißen.)
Werkstoff-Nr. 1.4104
Der Werkstoff Nr. 1.4104 mit erhöhtem Schwefel-Gehalt ist ein rostsicherer Automatenstahl mit guter Zerspanbarkeit. Dank seiner guten
Beständigkeit gegen Wasser, Wasserdampf und andere schwach oxydierende Medien besitzt dieser Stahl ein großes Anwendungsgebiet
für Schrauben und Décolletage-Teile aller Art in der Apparatebau-Industrie. Der Werkstoff Nr. 1.4104 ist nicht schweißbar, seine Verwendbarkeit beschränkt sich auf den Temperaturbereich unter 350°C.
Werkstoff-Nr. 1.4301, Werkstoff-Nr. 1.4306,
Werkstoff-Nr. 1.4307, Werkstoff-Nr. 1.4541
Die austenitischen Cr-Ni-legierten Werkstoffe Nr. 1.4301, 1.4306,
1.4307 und 1.4541, mit wesentlich verbesserter Korrosionsbeständigkeit gegenüber den Chrom-Stählen, finden in fast allen Industriezweigen ausgedehnte Verwendung; so z.B. für Haushaltsmaschinen und
–geräte, für Küchen- und Gaststätteneinrichtungen, in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, für Heizungs- und Klimaanlagen, in der
chemischen Industrie, Papierindustrie Kunstdüngerindustrie usw.
Die Standardqualität W. Nr. 1.4301 ist zufolge ihres üblicherweise
unter 0,07 % abgesenkten Kohlenstoff-Gehaltes wenig anfällig gegen die schädlichen Chromkarbid-Ausscheidung und daher bis zur
Blechstärken von ca. 6 mm einwandfrei ohne thermische Nachbehandlung schweißbar. Der Werkstoff Nr. 1.4306 und 1.4307 mit einem
garantierten Kohlenstoff-Gehalt von max. 0,03% sowie der mit dem
Karbidbildner Titan stabilisierte Werkstoff Nr. 1.4541 sind vollkommen
kornzerfallbeständig, d.h. sie können lange Zein in der für normale
18/8- Stähle kritischen Temperaturzone zwischen 450 und 800 °C
gehalten werden, ohne der Kargidausscheidung und dem Kornzerfall (=interkristalline Korrosion) ausgesetzt zu sein. Die Werkstoffe
Nr. 1.4306, 1.4307 und 1.4541 sind also für dicke Bleche über 6 mm
Stärke vorzuziehen, wo große Schweißnähte mit entsprechend langen
Schweißzeiten vorkommen und wo höchste Korrosionsbeständigkeit
auch in den Schweißnaht-Randzonen unerlässlich ist.
Außerdem sitzt der stabilisierte Werkstoff Nr. 1.4541 bessere Warmfestigkeitseigenschaften als der niedergekohlte W. Nr. 1.4306 und
1.4307. Er ist also für Verwendungszwecke zu bevorzugen, wo Material
und Schweißnähte bei Temperaturen über 450-800°C mechanisch
stark beansprucht werden. Beide Qualitäten sind außerdem zunderfrei bis 870°C.
Die Werkstoffe Nr. 1.4301 und 1.4541 können auch als kaltzähe Stähle
für Tieftemperaturen bis minus 200°C eingesetzt werden, z. B. in der
Luftfahrindustrie, im Kältemaschinenbau sowie im Kesselbau. Diese
Stähle besitzen auch bei tiefen Temperaturen noch eine hohe Zähigkeit.
Werkstoff-Nr. 1.4401, Werkstoff-Nr.1.4404,
Werkstoff-Nr. 1.4571
Die Säurebeständigkeit der rostsicheren Chrom-Nickel-Stähle kann
durch den Zusatz von Molybdän wesentlich verbessert werden. Der
Tendenz zur Bildung von Ferritanteilen im austenitischen Gefüge
durch den Ferritbildner Molybdän wird durch gleichzeitige Erhöhung
des Nickelgehaltes entgegengesteuert (Schäffler-Diagramm).
Die Cr-Ni-Mo-legierten Werkstoffe Nr. 1.4401, 1.4436, 1.4404, 14435
und 1.4571 sind beständiger gegen reduzierend wirkende organische
und anorganische Säuren sowie auch gegen halogenhaltige Medien
(siehe Beständigkeitstabellen). Ferner sind diese Stähle auch weniger
anfällig gegen Lochfraß.
Die Werkstoffe Nr. 1.4401 und 1.4436 sind für Betriebstemperaturen
bis max. 350°C geeignet. Bis ca. Blechstärke 6 mm sind diese Qualitäten ohne thermische Nachbehandlung schweißbar.
Die niedergekohlten Werkstoffe Nr. 1.4404 und 1.4435 sowie der mit
Titan stabilisierte Werkstoff Nr. 1.4571 sind vollkommen kornzerfallbeständig, d.h. sie können nicht nur in allen Blechstärken ohne thermische Nachbehandlung einwandfrei geschweißt, sondern auch bei
höheren Temperaturen bis 800°C im Dauerbetrieb eingesetzt werden.
Alle 3 Werkstoffe sind außerdem zunderfei bis max. 870°C. Die Werkstoffe Nr. 1.4435 und 1.4571 sind die in der chemischen Industrie am
häufigsten zur Verwendung gelangenden säurebeständigen Stähle.
Der stabilisierte Werkstoff Nr. 1.4571 weist etwas bessere Warmfestigkeitseigenschaften auf, auf Kosten einer leicht verminderten Säurebeständigkeit gegenüber dem Werkstoff Nr. 1.4435.
Werkstoff-Nr. 1.4539
Der Werkstoff Nr. 1.4539 ist ein hochsäurebeständiger Sonder-Stahl
mit besonders guter Beständigkeit gegen Schwefel- und Phosphorsäure, bei Konzentrationen bis zu 70 % und Betriebstemperaturen bis
80°C. Im Weiteren hat dieser Werkstoff eine gute Beständigkeit gegen
konzentrierte organische Säuren, auch bei höheren Temperaturen,
sowie gegen Salz- und Sodalösungen. Der Stahl ist besonders unempfindlich gegen Lochfraß und Spannungsrisskorrosion. Zufolge seines
auf max. 0,03% abgesenkten Kohlenstoffgehaltes ist er vollkommen
kornzerfallbeständig und in allen Blechstercken einwandfrei ohne
thermische Nachbehandlung schweißbar.
Werkstoff-Nr. 1.4460, Werkstoff-Nr. 1.4462
Die Werkstoffe Nr. 1.4460 und 1.4462 besitzen gegenüber den reinen
austenitischen Cr.-Ni-Stählen eine doppelt so hohe Streckgrenze. Neben einer ausgezeichneten Säurebeständigkeit im Bereich nichtoxydierender Säuren und chloridhaltiger Lösungen besitzen diese Stähle
eine hohe Verschleißfestigkeit. Sie sind somit für mechanisch hoch
beanspruchte Maschinenteile, Wellen, Rührarme usw. zu empfehlen.
Der Werkstoff Nr. 1.4460 ist nur mit thermischer Nachbehandlung
schweißbar (Glühen bei 1050°C/Abschrecken in Wasser). Außerdem
ist die Verwendung dieses Stahls auf den Temperaturbereich unter
350°C beschränkt. Im Gegensatz dazu ist der Werkstoff Nr. 1.4462
kornzerfallbeständig und ohne thermische Nachbehandlung schweißbar. Er soll jedoch im Dauerbetrieb nicht über 500°C eingesetzt werden wegen Versprödungsgefahr (Sigma-Phase).
Werkstoff-Nr. 1.4305
Der austenitische Werkstoff Nr. 1.4305 mit erhöhtem Schwefel-Gehalt
ist der gebräuchlichste rostsichere Automatenstahl. Dank seiner trotz
Schwefel-Zusatz immer noch guten Rostbeständigkeit wird dieser
Stahl für Schrauben und Drehteile aller Art im gesamten rostsicheren
Apparatebau eingesetzt. Der Werkstoff Nr. 1.4305 ist nicht schweißbar, ohne thermische Nachbehandlung, da zufolge zu hohen C-Gehalts nicht kornzerfallbeständig. Seine Verwendbarkeit ist beschränkt
auf den Temperaturbereich unter 350°C.
11
Die hitzebeständigen Stähle
Die hitzebeständigen Stähle zeichnen sich, je nach ihrer chemischen
Zusammensetzung, durch eine gute Zunderbeständigkeit in Luft im
Temperaturbereich zwischen 500 und 1150°C aus.
Die Zunderbeständigkeit ist auf den Chromgehalt im Stahl zurückzuführe. Sie steigt mit wachsendem Chromgehalt und kann durch
weitere Zusätze von Aluminium und Silizium noch erhöht werden. Bei
gleichzeitiger Anwesenheit von Nickel wird ebenfalls die Warmfestigkeit der Stähle verbessert.
Während beim Zundern von reinem Eisen und niedrig legiertem Stahl
in der Hitze eine Zunderschicht aus porösen Eisenoxyden entsteht,
die mit zunehmender Glühdauer stetig anwächst und abblättert, bilden sich auf den hitzebeständigen Stählen sehr gleichmäßige und
dichte Chrom-, Aluminium- und Silizium-Oxyde, die auch bei Temperaturwechseln mit der Stahloberfläche noch stark behaftet bleiben.
Die Dicke dieser Schutzschicht wächst nach der ersten Bildung immer
langsamer, wobei Diffusionsvorgänge, z. B. von Chrom aus dem Stahl
an die Oberfläche, eine wichtige Rolle spielen. Je höher der Chromgehalt, desto zunderbeständiger ist auch der Stahl.
Da sich in reduzierenden wirkenden Gasen diese günstig wirkenden
Oxydschichten nicht in dem Masse bilden können wie in Sauerstoff
oder Luft, ist auch die Beständigkeit der einzelnen Stähle in reduzierenden Gasen geringer als oxydierender Atmosphäre.
Hitzebeständige Stahlbleche werden normalerwiese nicht gebeizt,
sondern bereits mit der ersten Zunderschicht (Walzhaut + Glühzunder) versehen, also im Verfahren Ic, warmgewalzt und geglüht, angeliefert. Bei Verarbeitung der Bleche soll diese erste Zunderschicht
auch nicht entfernt werden.
Je nach chemischer Zusammensetzung und Gefüge unterscheidet
man 3 Gruppen von hitzebeständigen Stählen:
a) Die ferritischen Cr-Si-Al-Stähle
Mit Chromgehalten von ca. 2 bis 25% und Zusätzen von 1 bis 2% Silizium und bis 6% Aluminium. Der Ausdehnungskoeffizient dieser Stähle
ist niedriger als derjenige von unlegiertem Stahl.
Versprödungsbereiche:
Bei den Qualitäten mit Cr-Gehalten von über 15% tritt zwischen 450
12
und 525°C die sog. 475°-Versprödung ein, die allerdings durch kurzzeitiges Erhitzen des Stahls auf 700 – 800°C wieder aufgehoben werden kann.
Der zweite Versprödungsbereich liegt zwischen 650 und 850°C (Bildung der Sigma-Phase), tritt aber nur bei Stählen mit Chromgehalten
von 25%, also nur bei Werkstoff Nr. 1.4762, auf. Darum soll dieser
Stahl im Dauerbetrieb nicht unter 900°C eingesetzt werden.
b) Die ferritisch-austenitischen Cr-Ni-Stähle mit geringem Nickelgehalt.
Beim Werkstoff Nr. 1.4821 liegen die Verhältnisse hinsichtlich Versprödungsgefahr ungefähr gleich wie bei der Sigma-Phase im Temperaturbereich von 650 bis 850°C soll auch dieser Stahl im Dauerbetrieb
nicht unter 900°C zum Einsatz kommen.
c) Die austenitischen Cr-Ni-Stähle mit Chromgehalten von ca. 16 bis
26% und Nickel-Gehalten von ca. 10 bis 21%. Der Ausdehnungskoeffizient dieser Stähle ist höher als derjenige von unlegiertem Stahl.
d) Bei diesen Qualitäten besteht nur im Temperaturbereich zwischen
ca. 600 und 850°C Versprödungsgefahr durch die sich bildende Sigma-Phase sowie durch Chromkarbidausscheidungen. Durch ein Lösungsglühen bei 1050°C mit nachfolgender schneller Abkühlung kann
das ursprüngliche Gefüge wieder hergestellt werden.
Da der Werkstoff 1.4841 nicht bzw. nur unbedeutend im kritischen
Temperaturbereich versprödet, könnte er auch für solche Geräte
eingesetzt werden, bei denen eine Langzeit-Betriebstemperatur zwischen 600 und 850°C nicht zu umgehen ist.
Der Werkstoff Nr. 1.4841 ist anfälliger gegen Sigma-Phase-Versprödung und soll nur für Betriebstemperaturen oberhalb 850°C eingesetzt werden.
Stahlsorten und ihre chemische Zusammensetzung
nach der Schmelzanalyse (Massenanteil in %)
Nichtrostende Güten
Güte
WerkstoffNummer
Stahlsorte
Kurzname
C
Si
Mn
P
S
max.
max.
max.
Martensitische Stähle
1.4021
1.4057
1.4104
1.4122
X 20 Cr 13
X20 CrNi 172
X12 CrMoS 17
X35 CrMo 17
0,17-0,25
0,14-0,23
0,10-0,17
0,33-0,45
≤1,0
≤1,0
≤1,0
≤1,0
1.4301
1.4305
1.4306
1.4307
1.4401
1.4404
1.4435
1.4541
1.4571
X5 CrNi 1810
X10 CrNiS 189
X2 CrNi 1911
X2 CrNi 18-9
X5 CrNiMo 17122
X2CrNiMo 17132
X2CrNiMo 18143
X6 CrNiTi 1810
X6 CrNiMoTi 17122
≤0,07
≤0,12
≤0,03
≤0,03
≤0,07
≤0,03
≤0,03
≤0,08
≤0,08
≤1,0
≤1,0
≤1,0
≤1,0
≤1,0
≤1,0
≤1,0
≤1,0
≤1,0
1.4713
1.4742
1.4762
X10 CrAl 7
X10 CrAl 18
X10 CrAl 24
≤0,12
≤0,12
≤0,12
0,5-1,0
0,7-1,4
0,7-1,4
1.4821
X20 CrNiSi 254
0,10-0,20
0,8-1,5
1.4828
1.4841
X15 CrNiSi 2012
X15 CrNiSi 2520
≤0,20
≤0,20
1,5-2,5
1,5-2,5
1.4460
1.4462
X4 CrNiMoN 2752
X2 CrNiMoN 2253
≤0,05
≤0,03
1,0
1,0
1,5
1,0
0,045
0,045
0,060
0,040
0,030
0,030
→
0,015
Cr
Mo
Ni
Al
Sonstiges
12,0-14,0
15,5-17,5
15,5-17,5
15,5-17,5
0,2-0,6
0,8-1,3
1,5-2,5
≤1,0
-
S 0,15-0,35
-
17,0-19,0
17,0-19,0
18,0-20,0
17,5-19,5
16,5-18,5
16,5-18,5
17,0-18,5
17,0-19,0
16,5-18,5
0,7
2,0-2,5
20,-2,5
2,5-3,0
2,0-2,5
8,5-10,5
8,0-10,0
10,0-12,5
8,0-10,0
10,5-13,5
11,0-14,0
12,5-15,0
9,0-12,0
10,5-13,5
0,10
-
S 0,15-0,35
Ti5x%C bis 0,8
Ti5x%C bis 0,8
6,0-8,0
17,0-19,0
23,0-26,0
-
-
0,5-1,0
0,7-1,2
1,2-1,7
-
Austenitische Stähle
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
0,045
0,045
0,045
0,045
0,045
0,045
0,045
0,045
0,045
0,030
→
0,030
0,015
0,030
0,030
0,025
0,030
0,030
Hitzebeständige
Güten
Ferritische Stähle
1,0
1,0
1,0
0,040
0,040
0,040
0,030
0,030
0,030
Ferritisch-austenitischer Stahl
2,0
0,040
0,030
24,0-27,0
-
3,5-5,5
-
-
19,0-21,0
24,0-26,0
-
11,0-13,0
19,0-22,0
-
-
25,0-28,0
21,0-23,0
1,3-2,0
2,5-3,5
4,5-6,0
4,5-6,5
-
N 0,05-0,20
N 0,08-0,20
19,0-21,0
4,0-4,5
24,0-26,0
-
Cu 1,0-2,0/
N 0,04-0,15
Austenitische Stähle
2,0
2,0
0,045
0,045
0,030
0,030
Hoch‑
korrosions‑
beständige
Güten
Ferritisch-austenitische Stähle
1,0
1,0
2,0
2,0
0,045
0,030
0,030
0,020
Austenitischer Stahl
1.4539
X1 NiCrMoCuN 25205
≤0,02
0,7
2,0
0,030
0,015
Mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur
Streckgrenze
Zugfestigkeit
1% Dehnoder 0,2%
N/mm2
grenze N/
Dehngrenze
≤
mm2 min. Flacherzeugnisse
2
Wärme- N/mm min.
100 mm1)
Werkstoff- behandDraht
nummer
lungs‑
≥ 2 ≥ 20 mm
Flacherzeugnisse
zustand
Durchmesser
≤ 100 mm Dicke1) Stabstahl
o. Dicke
und Schmiedestücke
Stabstahl u.
Schmiedestücke
Bruchdehnung in % min.
Flacherzeugnisse
<3mm
Dicke
(A80mm)
Stabstahl und Schmiedestücke
≥3≤100mm1)
Dicke
längs/
längs
quer
quer
maßgebliches
längs
Maß mm
quer2) tang.3)
Martensitische Stähle
1.4021 vergütet
550
-
750-950
-
13
10
1.4057 vergütet
550
-
750-950
-
14
10
geglüht
vergütet
450
-
540-740
640-840
-
-
-
1.4122 vergütet
550
-
750-950
7
12
10
1.4104
195
230
500-7005)
1.4305
195
230
500-700
1.4306
180
215
450-680
1.4307
175
200-180
500-700
205
240
510-7105)
1.4401
1.4404
1.4435
1.4541
1.4571
lösungsgeglüht
und abgeschreckt
1.4301
190
225
490-690
190
225
490-690
2009)
2109)
2359)
2459)
35
40
37
42
35
40
35
40
35
40
500-7305)
35
42
500-7305)
35
40
≤60
> 60≤160
>160≤400
≤60
> 60≤160
>160≤400
≤100
≤100
14
12
14
12
16
11
8
5
-
10
10
10
10
10
10
-
≤160
12
10
10
Austenitische Stähle
40
40
35
35
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
35
35
≤160
455)
>160≤250
≤160
35
≤160
45
>160≤250
≤160
45
>160≤250
≤160
405)
>160≤250
≤160
40
>160≤250
≤160
35
>160≤250
-
35
≤160
405)
>160≤450
-
35
≤160
35
>160≤450
-
5)
Beständigkeit gegen
interkristalline
Korrosion bei
Prüfung nach
DIN 50914
Mittelwert der Kerbschlagarbeit in J.
(Bewertung nach DIN 17010)
Stabstahl und Schmiedestücke
ISO-VDVMProben
im Liefer- im geschw.
tang.3) Proben Flacherz.
zustand Zustand
längs ≤75mm D.
quer
maßgebliches
längs
Maß mm
quer2)
≤60
> 60≤160
>160≤400
≤60
20
> 60≤160 20
>160≤400
≤100
≤100
≤100
204)
> 100≤160 14
-
-
30
30
25
-
85
85
-
556)
55
55
55
100
60
-
35
35
40
40
40
40
35
51
30
30
30
30
(26)
30
(26)
35
35
35
35
30
30
85
85
85
-
556)
55 (50)
556)
55 (50)
556)
55 (50)
70
65
70
65
70
65
65
60
65
60
65
60
35
35
85
-
556)
55 (45)
60
55
30
30
85
-
55
55 (45)
60
55
≤160
>160≤250
6)
-
-
-
55
ja7)
ja7)
-
nein
nein
55
ja
ja
55
ja
ja
55
ja7)
ja7)
55
ja
ja
55
ja
ja
-
55
ja
ja
-
55
ja
ja
13
Mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur
ferritische Stähle (hitzebeständig)
ferritisch-Austenitischer Stahl (hitzebeständig)
Austenitische Stähle (hitzebeständig)
ferritisch-Austenitische Stähle (hochkorrosionsbeständig)
Austenitischer Stahl (hochkorrosionsbeständig)
Mindestwerte der 0,2-% und 1-%-Dehngrenze bei erhöhten
temperaturen für flacherzeugnisse, stabstahl und schmiedestücke
0,2 %-Dehngrenze
1,0 % Dehngrenze
GrenzWärmebetempehandlungsbei einer Temperatur in °C von
ratur 1)
Werkstoff zustand 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
Nummer
°C
N/mm² min
N/mm² min
Stahlsorte
Kurzname
Martensitische Stähle
X 20 Cr 13
X20 CrNi 172
X12 CrMoS 17
X35 CrMo 17
1.4021
1.4057
1.4104
1.4122
X5 CrNi 1810
X10 CrNiS 189
X2 CrNi 1911
X2CrNi18-9
X5 CrNiMo 17122
X2CrNiMo 17132
X2CrNiMo 18143
X6 CrNiTi 1810
X6 CrNiMoTi 171222)
1.4301
1.4305
1.4306
1.4307
1.4401
1.4404
1.4435
1.4541
1.4571
177 157 142
162 147 132
147 132
abgeschreckt 196 177 162
182 166 152
182 166 152
190 176 167
202 185 177
X4 CrNiMoN 2752
X2 CrNiMoN 2253
X1 NiCrMoCuN 25205
vergütet
-
430 420 410 400 382 365 335 305
515 495 475 460 450 430 390 345
Austenitische Stähle
127
118
118
147
137
137
157
167
118
108
108
137
127
127
147
157
110
100
100
127
118
118
136
145
104
94
94
120
113
113
130
140
90
89
89
115
108
108
125
135
95
85
85
112
103
103
121
131
92
81
81
110
100
100
119
129
90
80
80
108
98
98
118
127
211 191 172
201 181 162
181 162
230 211 191
217 199 181
217 199 181
222 208 195
234 218 206
157
147
147
177
167
167
185
196
145
137
137
167
157
157
175
186
135
127
127
156
145
145
167
175
129
121
121
150
139
139
161
169
125
116
116
144
135
135
156
164
122
112
112
141
130
130
152
160
120
109
109
139
128
128
149
158
120
108
108
137
127
127
147
157
300
350
300
400
400
400
400
1.4460
1.4462
abgeschreckt
1.4539
abgeschreckt 190 175 165 155 145 135 130 125 120 110 105 220 205 195 185 175 165 160 155 150 140 135
400
ferritisch-Austenitische Stähle
400 360 335 310 295
400 360 336 310 295
Austenitische Stähle
14
anhaltsangaben über die physikalischen eigenschaften
Elastizitätsmodul
Wärmeausdehnung zwischen 20°C und Wärmeleit- Spezifische Elektrischer
Wärmefähigkeit
Widerstand Magnetisierkapazität
bei 20°C
bei 20°C
barkeit
bei 20°C
W/(m * K)
J/(kg * K) Ω * mm²/m
10-6 * K-1
Dichte
bei
Güte Werkstoff- kg/dm³ 20°C 100°C 200°C 300°C 400°C 500°C 100°C 200°C 300°C 400°C 500°C
Nummer
kN/mm²
Nichtrostende Güten
ferritische und martensitische Stähle
1.4021
1.4057
1.4104
1.4122
7,7
216
213
207
200
192
220
216
209
200
192
183
10,5
10,0
10,0
10,4
11,0
10,5
10,5
10,8
11,5
11,0
10,5
11,2
12,0
11,0
10,5
11,6
12,0
11,0
11,0
11,9
30
25
25
25
460
430
0,60
0,70
0,70
0,60
vorhanden
Austenitische Stähle
1.4301
1.4305
1.4306
1.4307
1.4401
1.4404
1.4435
1.4541
1.4571
7,9
16,0
17,0
17,0
18,0
18,0
0,73
16,5
200
194
186
179
172
165
15
nicht
vorhanden*
vorhanden
500
7,98
16,5
17,5
17,5
18,5
18,5
0,75
7,9
7,98
16,0
16,5
17,0
17,5
17,0
18,5
18,0
18,5
18,0
19,0
0,73
0,75
nicht
vorhanden*
Hochkorrosions‑
beständ.Güten
ferritisch-Austenitische Stähle
1.4460
1.4462
7,8
200
194
186
180
-
-
12,0
12,5
13,0
-
-
15
450
0,8
vorhanden
17,3
12
450
1,0
nicht
vorhanden*
Austenitische Stähle
1.4539
8,0
198
193
183
175
172
159
15,8
16,1
16,5
16,9
*Austenitische Stähle können im abgeschreckten Zustand unter Umständen schwach magnetisierbar sein. Ihre Magentisierbarkeit kann mit steigender Kaltumformung zunehmen
anhaltsangaben über die physikalischen eigenschaften
Güte Werkstoff- Dichte
Nummer g/cm³
Mittlerer linearer Wärmeausdehnungskoeffizient
zwischen 20 °C und
200°C
400°C
600°C
800°C
1000°C
Wärmeleitfähigkeit
bei
20°C
10-3 m / (m * °C)
Spezifische
Wärmekapazität
bei 20°C
J/(g * °C)
Spezifischer
elektrischer
Widerstand
bei 20°C
Ω * mm²/m
25
25
23
0,45
0,45
0,45
0,70
0,95
1,10
23
0,50
0,90
500°C
W/(m * °C)
Hitzebeständige Güten
ferritische Stähle
1.4713
1.4742
1.4762
7,7
7,7
7,7
11,5
10,5
10,5
12,0
11,5
11,5
12,5
12,0
12,0
1.4821
7,7
13,0
13,5
14,0
13,0
12,5
12,5
13,5
13,5
23
19
17
ferritisch-Austenitische Stähle
14,5
15,0
17
Austenitische Stähle
1.4828
7,9
16,5
17,5
18,0
18,5
19,5
15
21
0,50
0,85
1.4841
7,9
15,5
17,0
17,5
18,0
19,0
14
19
0,50
0,90
15
anhalstangaben über das langzeitverhalten bei hohen temperaturen
(Mittelwerte des bisher erfaSSten Streubereichs)
hitzebeständige Güten
ferritische Stähle
ferritisch-Austenitischer Stahl
Austenitische Stähle
anhalstangaben über die Beständigkeit der hitzebeständigen stähle
gegen abgase, salzbäder und geschmolzene metalle
16
schweissbarkeit und schweisszusatzwerkstoffe der hitzebeständigen stähle
chemische zusammensetzung der hitzebeständigen schweisszusatzwerkstoffe
17
18
X 5 CrNi 18 9
X 2 CrNi 18 9
X 2 CrNi 18 9
X 10 CrNiTi 18 9
X 12 CrNiTi 18 9
X 10 CrNiNb 18 9
X 5 NiCrMoCuNb 22 18
X 2 NiCrMoCo 28 20 5
12 CrMo 19 5
13 CrMo 4 4
15 Mo 3
X 10 NrCrAl/Ti 32 20
X 12 NiCrSi 36 16
X 12 CrNi 25 21
X 15 CrNiSi 25 20
X 15 CrNiSi 20 12
NiCr 15 Fe
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4878
1.4550
1.4586
1.4539
1.7362
1.7335
1.5415
1.4876
1.4864
1.4845
1.4841
1.4828
2.4816
X 8 CrNiNb
X 2 CrNiNoN 25 22
1.4466
X 20 CrMoV 12 1
X 3 CrNiMoN 17 13 5
1.4439
1.4922
X 10 CrNiMoTi 18 10
1.4571
1.4961
X 2 CrNiMo 18 12
1.4435
NiCr 21 Mo
X 2 CrNiMo 18 10
1.4404
X 8 CrNiMoVNb 16 13
X 5 CrNiMo 18 10
1.4401
1.4988
X 5 CrNiMo 18 12
1.4436
2.4858
DIN
W.-Nr.
Werkstoffe
ASTM
B 167
ASTM
B 423
~ 309
314
310
ASTM
B 407
T 11
T5
347
321
321
304 L
304 L
304
316 Ti
316 L
316 L
316
316
AISI
~ 310 S 24
NA 15
347 S 17
321 S 12
321 S 12
304 S 11
304 S 16
304 S 15
304 S 12
320 S 17
316 S 12
316 S 12
316 S 16
316 S 16
BS
2361
2361
2338
2337
2337
2352
2333
2332
2352
2350
2353
2348
2347
2343
SIS
~ Z 15 CN 24-13
Z 12 CNS 25-20
Z 12 CN 25-20
Z 12 NCS 35-16
Z 8 NC 32-21
15 D 3
15 CD 4.05
~ Z 15 CD 5.05
Z 6 CNNb 18-10
Z 6 CNT 18-10
Z6 CNT 18-10
Z 3 CN 19-09
Z 2 CN 18-09
Z 6 CN 18-09
Z 6 CNDT 17-12
Z 2 CND 17-13
Z 2 CND 17-12
Z 6 CND 17-11
Z 6 CND 17-12
AFNOR
Normen-Gegenüberstellung
X 16 CrNiSi 25 20
X 22 CrNi 25 20
X 6 CrNiNb 18 11
X 8 CrNiTi 18 11
X 6 CrNiTi 18 11
X 2 CrNi 18 11
X 2 CrNi 18 10
X 6 CrNiMoTi 17 12
X 2 CrNiMo 17 13
X 2 CrNiMo 17 12
X 5 CrNiMo 17 12
X 5 CrNiMo 17 13
UNI
0,20
≤ 0,06
≤ 0,06
≤ 0,04
≤ 0,04
≤ 0,09
0,09
≤ 0,15
≤ 0,12
0,06
0,16
0,14
≤ 0,12
≤ 0,02
≤ 0,05
≤ 0,08
≤ 0,07
≤ 0,07
≤ 0,03
≤ 0,03
≤ 0,05
≤ 0,02
≤ 0,04
≤ 0,07
≤ 0,03
≤ 0,03
≤ 0,05
≤ 0,05
C
%
12,0
16,0
16,5
21,5
15,5
19,5
24,8
24,8
15,8
20,8
1,0
5,3
20,0
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
18,5
18,5
25,0
17,0
17,5
17,5
17,0
17,0
17,0
Cr
%
1,0
1,3
3,0
0,3
0,6
0,6
4,5
3,2
2,1
4,3
2,2
2,7
2,2
2,2
2,7
Mo
%
Ti
%
0,7
12,5
13,5
40,0
74,0
11,5
19,8
19,8
35,0
32,0
25,0
22,3
10,0
0,9
0,6
0,3
10,0 ³ 5x%C
10,0 ³ 5x%C
10,0
10,5
10,0
22,0
13,5
12,5 ³ 5x%C
13,5
12,5
12,0
13,0
Ni
%
³ 10X%C
³ 10X%C
³ 8X%C
³ 10X%C
Nb
%
Legierungstyp
V 0,3
V 0,7; N
Cu 2,3
Fe 8,0
Si 1,8
Si 1,7
Si 1,3
Al 0,3
Cu 1,5
Cu 1,8
N
N
Sonstiges
V2A
V2A
V2A
V2A
V2A
V2A
V4A
V4A
V4A
V4A
V4A
V4A
V4A
V2A/V4A
Internationaler Werkstoff-Vergleich
notizen
19
Drucktabelle nach Din 2413
20
Drucktabelle nach Din 2413
21
notizen
22
Chemische Beständigkeit der Rost- und säurebeständigen Stähle
Einleitung
Die nachstehende Beständigkeitstabelle wurde an Hand von Laboratoriums versuchen mit chemisch reinen Angriffsmitteln zusammengestellt und soll dem Verbraucher nur als Anhalts wert dienen. In der Praxis sind meistens noch Verunreinigungen, insbesondere Metallsalze,
vorhanden, was zu verstärkten Korrosionsangriffen führen kann. Die
in der Tabelle aufgeführten Bewertungszahlen können wegen der in
jedem Betrieb vorherrschenden unterschiedlichen Arbeitsbedingungen und Verhältnisse nur als grober Hinweis betrachtet werden. Es
wäre daher falsch, allein auf Grund der Beständigkeitstabelle einen
Stahl für eine bestimmte Betriebsbedingung auszuwählen.
Die Stärke der Korrosion wird festgelegt durch die Dickenannahme in
mm pro Jahr. Diese wird errechnet aus dem Gewichtsverlust in Gramm
pro m² und Stunde. Die in der Tabelle angegebene Stufen-Ziffer ist ein
Maß für die Stärke des chemischen Angriffs.
Zu beachten ist speziell, dass bei Anführung eines * die Gefahr von
Lochfraß besteht, auch wenn die Stähle sonst gegen das entsprechende Angriffsmittel vollkommen beständig sind
Stufe
Gewichtsverlust m² . h
Dickenabnahme pro Jahr
Beständigkeit
0
max. 0,1
max. 0,11 mm
vollkommen beständig
completement resistant
1
0,2 – 1,0
0,12 – 1,1 mm
praktisch beständig
pratiquement resistant
2
1,1 – 10,0
1,2 – 11,0 mm
wenig beständig
3
über 10,0
über 11,0
unbeständig
23
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
24
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
25
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
26
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
27
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
28
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
29
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
30
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
31
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
32
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
33
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
34
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
35
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
36
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
37
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
38
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
39
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
Angriffsmittel
40
Konzentration
Temperatur
1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
1.4540
1.4401
1.4404
1.4436
1.4571
1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
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1.4435
1.4449 ∙
1.4577 □
1.4506 +
1.4539 □□
41
Beständigkeitstabelle
Werkstoff-Nummer
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42
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1.4021
1.4104
1.4016
1.4510
1.4057
1.4301
1.4306
1.4307
1.4541
1.4305
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