Manch einer ist vielleicht schon einmal über das Wort ferritischer Stahl gestolpert.Wahrscheinlich hat er in dem Zusammenhang auch von austenitischem Stahl und von martensitischem Stahl gehört oder gelesen. Alle drei gehören zu den nichtrostenden Stählen. Das ist eine Art von Stahl, der grundsätzlich nach Güteklassen oder Anwendungsgebieten unterteilt werden kann. Ferritischer Stahl ist als Chrom-Edelstahl bekannt. Wir wollen in diesem Artikel erklären, was ferritschen Stahl ausmacht, wie sich austenitischer und martensitischer davon unterscheiden und einige Anwendungsgebiete und Branchen vorstellen.
Nichtrostende Stahlsorten
Nichtrostende Stahlsorten zeichnen sich dadurch aus, dass sie hauptsächlich aus einer Legierung mit dem Element Eisen bestehen. Hinzu kommt ein Anteil an Chrom von mehr als 10 Prozent. Der Kohlenstoffgehalt dieser Stähle ist sehr gering und liegt oft unter 0,05 Prozent. Nichtrostender Stahl enthält grundsätzlich verschiedene Zusätze, deren Existenz oder Anteil den Stahl noch einmal in Untergruppen kategorisiert. Die verschiedenen Zusätze wie Nickel, Chrom, Titan, Niob oder Molybdän sorgen für die unterschiedlichen Eigenschaften der nichtrostenden Stähle. SIe unterscheiden sich dadurch in Korrosionsbeständigkeit oder Empfindlichkeit bei hohen Temperaturen.
Der Chrom in der Legierung verbindet sich mit Sauerstoff. Daraus entsteht eine Schicht aus Cr2O3 auf der Oberfläche des Stahls, die passivierend wirkt und dem Werkstoff die Eigenschaft der Korrosionsfestigkeit gibt.
Eigenschaften nichtrostender Stahlsorten
Die nichtrostenden Stähle haben einige gemeinsame Eigenschaften. Hauptsächlich sind das folgende:
- hohe Zähigkeit, was zu schlechter Zerspanbarkeit führt (beim Bohren beispielsweise)
- dadurch auch hohe Neigung zum Festfressen bei Gewinden
- hohe Korrosionsbeständigkeit
- schlechte wärmeleitende Eigenschaften
- schlechte elektrische Leitfähigkeit
Arten nichtrostender Stähle
Es gibt vier Arten nichtrostender Stähle, die sich in ihrer Zusammensetzung und ihren Eigenschaften voneinander unterscheiden. Das wichtigste Merkmal ist die Beimischung von Nickel oder eben nicht, was ferritische und martensitische von austenitischen Stählen unterscheidet.
Ferritischer und martensitischer Stahl
Der Chromgehalt bei ferritischem und martensitischem Stahl liegt zwischen 12 und 18 Prozent. Es gibt aber Abweichungen, vor allem nach unten. Ferritische Stähle sind magnetisch und martensitische haben einen recht hohen Kohlenstoffgehalt. Martensitische Stähle können daher gehärtet werden.
Austenitischer Stahl und super austenitischer Stahl
Austenitische Stähle sind bei den nichtrostenden Stählen die am häufigsten vorkommenden. Bei ihnen ist nicht nur Chrom, sondern auch Nickel zugegeben. Eine noch höhere Korrosionsbeständigkeit wird durch Molybdän erzeugt. man bezeichnet diesen Stahl dann auch als säurebeständigen Stahl. Super austenitische Stähle haben einen Nickelgehalt von über 20 Prozent.
Duplex-Stahl
Gibt man Nickel zu einem ferritischen Stahl auf Chrombasis, erhält man normalerweise austenitsichen Stahl. Ist nun das Gefüge aus Ferritbildnern und Austenitbildnern so eingestellt, dass keine eindeutige Ausrichtung als austenitisches Gefüge erfolgen kann, dann spricht man von Duplex-Stahl. Duplex-Stahl ist also eine Mischung aus beiden.
Ferritischer Stahl und seine Eigenschaften
Nachdem wir nun den ferritischen Stahl in die Kategorie der nichtrostenden Stähle eingeordnet haben, schauen wir ihn uns noch einmal etwas genauer an.
Ferritischer Stahl ist in zwei Gruppen aufgeteilt: diejenigen mit 10,5 bis 13 Prozent Chrom und diejenigen mit ungefähr 17 Prozent. Die ferritischen Stähle mit bis zu 13 Prozent Chrom werden als korrosionsträge bezeichnet. Ihre Korrosionsbeständigkeit ist eher als gering einzustufen, denn grundsätzlich gilt: je höher der Chromanteil, desto höhere Korrosionsbeständigkeit. Trotzdem haben diese Stähle eine höhere Korrosionsbeständigkeit als martensitische Stähle, bei denen der hohe Kohlenstoffanteil diese nach unten drückt.
Die Schweißbarkeit ist bei ferritischem Stahl aber stark eingeschränkt, aber er kann unter Umständen gehärtet werden. Allerdings eignen sich für die Härtung martensitische Stähle besser. Auch wenn die Korrosionsbeständigkeit auch bei der zweiten Gruppe mit 17 Prozent Chrom nur als mittel eingestuft werden kann, hat ferritischer Stahl seine Berechtigung. Er wird besonders in Umgebungen mit Chloridgehalt eingesetzt, da er hier beständiger ist als Chrom-Nickel-Stahl. Wenn es nicht auf die Optik ankommt, dann ist er hier perfekt. Er ist auch gegen Lochfraß beständig.
Das Fehlen von Nickel kann in einigen Fällen dazu führen, dass der ferritische Stahl schneller ermüdet als andere Stahlsorten. In Medien wie NH4CL, NH4NO3, also heißen Schwefelumgebungen, oder H2S ist das der Fall. Bei sehr hohen Temperaturen kann der Stahl spröde werden.
Ferritischer Stahl ist im Gegensatz zu austenitischem weniger elastisch und hat eine nicht ganz so hohe Qualität. Formbar sind sie nur in Kaltbearbeitung.
Anwendungsgebiete
Für Edelstahlschrauben eignet sich ferritischer Stahl nur, wenn eine Magnetisierung erwünscht ist. Daher sind die meisten Schrauben aus austenitischem Stahl gefertigt. In manchen Fällen aber ist eine Magnetisierung erwünscht oder sogar erforderlich. Denkt nur an Kochgeschirr für den Induktionsherd oder auch an Messer oder manche Werkzeuge. Dann greift man auf den magnetisierbaren ferritischen Stahl zurück. Durch die Zugabe von Vanadium und oft auch Molybdän werden die Stähle härtbar und magnetisch. oft wird hier aber auch der Duplex-Stahl, der mit seinen Vorteilen durch die Mischung der beiden Gefüge ferritisch und austenitisch immer weiter auf dem Vormarsch ist. Lest auch gern unsere Beiträge Edelstahl magnetisch – Wahrheit oder Mythos und unseren Überblicksartikel zu Edelstahl, um noch mehr zu erfahren.
Ferritischer Stahl dient oft als Grundmaterial für die Herstellung von Gussteilen für die chemische Industrie, die Papierindustrie und die Wasseraufbereitungswirtschaft. Ventile und Bestandteile von Flüssigkeitspumpen sind daraus gefertigt. Bauteile aus ferritischem Stahl findet ihr an Heißwasserspeichern, Salpetertanks, in Öl- und Erdgasverarbeitungsanlagen, an Öfen und Brennkammern. Eine typische Anwendung habt ihr wahrscheinlich sogar alle in eurem Besitz und könnt sie euch genauer ansehen: das Auspuffrohr am Auto.
Das war es erst einmal zum ferritischen Stahl. Ganz sicher wird noch ein Blogartikel folgen, der sich etwas genauer mit dem austenitischen Stahl beschäftigt folgen, denn dieser findet viel häufiger und auf viel unterschiedlichere Arten seine Anwendung in der Praxis.
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