Edelstahl Legierungen

Welche Elemente verleihen Edelstahl seine Eigenschaften?


Stahl wird erst durch bestimmte Legierungen zum Edelstahl. Doch welche Eigenschaften des Edelstahls werden durch Nickel, Chrom oder Molybdän erzeugt? Wir versuchen, mit diesem Artikel das „Geheimnis des Edelstahls“ ein wenig zu lüften.
 

Edelstahl der Alleskönner


Edelstahl ist ein regelrechter Wunderwerkstoff. Welche Eigenschaften Edelstahl mitbringt, hängt ganz von seiner Zusammensetzung ab. So erhält Edelstahl zum Beispiel seine Korrosionsbeständigkeit, seine Säurebeständigkeit oder seine Resistenz gegenüber hohen Temperaturen. Legierung und Gefüge spielen außerdem eine Rolle, ob Edelstahl magnetisch ist oder nicht. Dadurch spielt Edelstahl in vielen Bereichen seine Stärken aus. Das Material kommt in Laboren, der Gastronomie, der Schifffahrt, der Industrie oder auch bei Ihnen Zuhause in Form von Bestecken, Pfannen, Töpfen, Edelstahlschrauben oder Edelstahlgeländern zum Einsatz.

 

Zusatzstoffe von Edelstahllegierungen und ihre Eigenschaften


Anhand der Herstellung lassen sich grundsätzlich austenitische, martensitische und ferritische Edelstähle unterscheiden. Sie zeichnen sich durch unterschiedliche Anteile an Zusatzstoffen aus.
 
  • Nickel: Nickel ist in austenitischen Edelstahl enthalten. Dieser wird deshalb auch als „Chrom-Nickel-Edelstahl“ bezeichnet. Kürzel für dieses Material sind A1 bis A5. Nickel kommt als das Erz Nickelin in der Natur vor. Losgelöst von anderen Stoffen ist Nickel kupferfarben. Als Legierungselement von Edelstahl trägt Nickel vor allem dazu bei, dass sich das Material leichter polieren lässt. Darüber hinaus macht es den Stahl widerstandsfähiger. So liegt die sogenannte „Curie-Temperatur“, also die Temperatur, bei welcher das Material sein ursprüngliches Gefüge verliert, bei 354°C. Nickel sorgt außerdem dafür, dass er sich bei verdünnten Säuren nur sehr langsam auflöst. Bei austenitischem Edelstahl liegt der Nickelanteil bei ca. acht Prozent.
 
  • Chrom: Chrom kommt natürlich als Chromit oder Eisenstein vor. Chromit wird zu fünfzig Prozent in Südafrika gefördert. Chrom als Metall hat eine silberweiße Farbe. Sein großer Vorteil ist die große Härte sowie die Anlaufbeständigkeit. Darüber hinaus ist Chrom korrosionsbeständig. Somit sorgt Chrom in austenitischem und anderem Edelstahl für dessen Korrosionsbeständigkeit und dafür, dass das Material nicht oder nur unter sehr speziellen Bedingungen rostet. Der Chromanteil bei austenitischem Stahl liegt zwischen 10,5 und 13 Prozent. Wenn Sie also ein zwei Kilogramm schweres Edelstahlrohr in der Hand halten, sind 200 bis 260 Gramm davon Chromit. Bei ferritischen Stählen kann der Anteil an Chrom auch bis zu 18 Prozent betragen. Interessant ist, dass im Alltag meist Chrom als glänzend bezeichnet wird. Doch das stimmt nicht. Ausschlaggebend für das Glänzen von Chromelementen, zum Beispiel bei Autofelgen oder Stoßstangen von Oldtimern ist nicht das Chrom, sondern die darunter liegende Nickelschicht. Das Chrom sorgt hingegen dafür, dass diese eindrucksvoll glänzenden Metallelemente nicht so schnell rosten oder verwittern.
 
  • Molybdän: Molybdän kommt in der Natur überwiegend als Molybdänit vor und wird auch Molybdänglanz genannt. Das Metall ist ein Übergangsmetall, das zäh und sehr hart ist sowie silbrigweiß glänzt. Molybdän ist hart im Nehmen, wenn es um Säure geht. Es ist ebenso wie Wolfram in hohem Maße säurebeständig und widersteht zum Beispiel sehr aggressiver Flusssäure. Diese kann zum Beispiel beim Löschen brennender Lithium-Ionen-Batterien durch Kontamination mit Löschwasser entstehen und ist sehr ätzend.
    Aufgrund seiner hohen Säurebeständigkeit wird Molybdän für austenitische Edelstähle mit sehr hoher Korrosions- und Säurebeständigkeit verwendet, zum Beispiel bei Stählen, die in Meerwasser eingesetzt werden sollen. Darüber hinaus sorgt Molybdän dafür, dass Edelstahl noch härter und gleichzeitig weniger spröde wird.
    Außerdem erhöht Molybdän die Hitzebeständigkeit von Edelstählen, wodurch Molybdänstahl vor allem in Bereichen mit sehr hohen Arbeitstemperaturen verwendet wird wie zum Beispiel für Abgasrohre. Molybdän ist nur in sehr geringer Konzentration in Edelstahl enthalten.
 
  • Mangan: Mangan ist ein sehr sprödes und hartes Schwermetall. In der Natur gibt es davon sehr hohe Vorkommen weltweit. Mit Hilfe von Mangan lassen sich die Grundeigenschaften wie Härte und Widerstandsfähigkeit von Edelstählen erhöhen, eine Art „Doping“ für den Stahl. Aufgrund seiner hohen Vorkommen ist Mangan günstiger als Nickel und wird deshalb häufig als Nickelersatz zum Erhöhen der Korrosionsbeständigkeit für Edelstahl-Legierungen verwendet. Über 90 Prozent des weltweit geförderten Mangans werden in der Stahlindustrie verarbeitet. Im Vergleich zu anderen Schwermetallen ist Mangan nicht gefährlich. Meistens kennen Verbraucher Mangan in Form von Kaliumpermanganat für die Hautdesinfektion.
 
  • Titan: Titan befindet sich in der Erdkruste, ist dort aber meist nur in geringer Konzentration zu finden. Deshalb ist Titan ein sehr teurer Rohstoff. Titan wird überwiegend für Stahllegierungen eingesetzt. Titanstahl ist extrem zäh, fest und duktil, d.h. bei Verformung nur in geringem Maße brüchig, bei gleichzeitig geringerem Gewicht als herkömmlicher Edelstahl. Nicht umsonst gilt Titanstahl als der härteste Edelstahl.


 

Fazit


Aus herkömmlichem Stahl wird erst durch die Legierung Edelstahl. Wir haben Ihnen hier die fünf am häufigsten verwendeten Superstoffe vorgestellt, mit welchen Edelstahl seine außergewöhnlichen Eigenschaften erhält. Je nach Einsatzzweck spielt Edelstahl zusammen mit seinen Begleitmaterialien seine beeindruckenden Stärken aus.