Die Welt der Werkstoffe, Einteilung der Stähle und hochlegierte Stähle, Teil 3

Summary

In diesem Video erklärt Professor Bonet die faszinierende Welt der hochlegierten Edelstähle, insbesondere der rostfreien Edelstähle. Er beschreibt, wie Chrom einen wichtigen Beitrag zur Korrosionsbeständigkeit leistet und das erste Edelstahlpatent 1912 eingeführt wurde. Es wird der Einfluss von Chrom, Nickel und anderen Legierungselementen auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften von Edelstahl erläutert. Verschiedene Typen wie ferritischer, martensitischer und austenitischer Edelstahl werden detailliert behandelt, einschließlich ihrer Anwendung in der Industrie und im täglichen Leben. Der Einfluss von Legierungselementen auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften wird ebenfalls beleuchtet.

Takeaways

• 😀 Entdeckung von Edelstahl: 1912 wurde Edelstahl mit 12% Chromgehalt entwickelt, was die Korrosionsbeständigkeit drastisch verbessert.
• 😀 Chrom als Schlüssel: Der Chromgehalt muss mindestens 10,5% betragen, um eine schützende Passivschicht zu bilden, die den Stahl rostfrei macht.
• 😀 Repassivierung: Bei mechanischen Beschädigungen wird die Passivschicht innerhalb von 10 Millisekunden durch Sauerstoff wieder aufgebaut.
• 😀 Klassifikation von Edelstahl: Edelstahl wird in verschiedene Gruppen eingeteilt, basierend auf Mikrostruktur und Legierungszusammensetzung, wie ferritisch, martensitisch, austenitisch und duplex.
• 😀 Ferritische Stähle: Kostengünstig und gut korrosionsbeständig bei niedrigerem Stress, aber mit begrenzter Zähigkeit und Sprödigkeit bei tiefen Temperaturen.
• 😀 Martensitische Stähle: Hohe Festigkeit und Härte durch Wärmebehandlung, aber spröde, daher erfordert es eine Anlasstemperatur, um die Zähigkeit zu verbessern.
• 😀 Austenitische Stähle: Weit verbreitet, leicht zu bearbeiten und bieten hervorragende Korrosionsbeständigkeit, besonders in Bereichen wie Architektur und Lebensmittelindustrie.
• 😀 Duplex-Stähle: Kombinieren Ferrit- und Austenitstrukturen für bessere Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit, besonders in korrosiven Umgebungen.
• 😀 Wärmebeständige Stähle: Diese Stähle sind besonders für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet, aber sie zeigen oft Embrittlement bei längerem Gebrauch.
• 😀 Legierungselemente: Elemente wie Chrom, Nickel, Molybdän und Mangan beeinflussen die mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl.
• 😀 Magnetische Eigenschaften: Ferritische und martensitische Stähle sind ferromagnetisch, während austenitische Stähle nicht magnetisch sind, was ihre Anwendungen beeinflusst.

Q & A

Was wurde vor über 100 Jahren in Bezug auf Edelstahl entdeckt?

Es wurde entdeckt, dass Chrom mit einem Gehalt von etwa 12% die Korrosionsbeständigkeit von Stahl erheblich verbessern kann. Dies führte zur Entwicklung des ersten Edelstahls, Typ 188 CrNi, der 1912 von der Firma Kup patentiert wurde.

Warum müssen Stähle mit mindestens 10,5% Chrom legiert werden?

Stähle müssen mit mindestens 10,5% Chrom legiert werden, um eine schützende Passivschicht zu bilden, die sie korrosionsbeständig macht und verhindert, dass sie unter normalen Bedingungen rosten.

Was ist die Passivschicht bei Edelstahl und wie funktioniert sie?

Die Passivschicht bei Edelstahl ist eine dünne Schicht aus Chromoxid, die sich bei nahezu allen Umweltbedingungen bildet. Diese Schicht schützt den Stahl vor Korrosion und regeneriert sich bei mechanischer Beschädigung in etwa 10 Millisekunden in Anwesenheit von Sauerstoff.

Welche Rolle spielen die Materialnummern bei der Klassifizierung von Edelstählen?

Materialnummern werden häufig verwendet, um Edelstähle zu klassifizieren, da die Abkürzungen für verschiedene Stähle sehr lang sein können. Die Nummern geben Hinweise auf die Legierungsstruktur und ermöglichen eine präzisere Identifikation der Stähle.

Was ist der Unterschied zwischen ferritischen und austenitischen Edelstählen?

Ferritische Edelstähle haben einen hohen Anteil an Chrom und weisen eine geringe Duktilität auf, während austenitische Edelstähle durch Nickel stabilisiert werden und besonders duktil sind, selbst bei hohen Festigkeitswerten.

Wie beeinflussen Nickel und Chrom die Bildung der Mikostruktur in Edelstählen?

Nickel ist ein Austenitbildner, während Chrom ein Ferritbildner ist. Diese Elemente beeinflussen direkt die Bildung der Mikrostruktur in Edelstählen, was zu unterschiedlichen Eigenschaften wie Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit führt.

Was ist der Schaffler-Diagramm und wie wird es in der Edelstahlproduktion verwendet?

Das Schaffler-Diagramm zeigt die Beziehung zwischen dem Nickeläquivalent und dem Chromäquivalent. Es wird verwendet, um die voraussichtliche Mikrostruktur eines Edelstahls zu bestimmen, basierend auf seiner chemischen Zusammensetzung.

Welche Eigenschaften zeichnen martensitische Edelstähle aus?

Martensitische Edelstähle sind für ihre hohe Festigkeit und Härte bekannt, die durch Wärmebehandlung erreicht wird. Sie sind jedoch aufgrund ihrer hohen Sprödigkeit in gehärtetem Zustand anfällig für Brüchigkeit, was durch Tempern gemildert werden kann.

Was sind Duplexstähle und welche Vorteile bieten sie?

Duplexstähle haben eine Mischung aus Ferrit- und Austenitstrukturen, die ihnen eine hohe Festigkeit und hervorragende Korrosionsbeständigkeit verleihen. Sie sind besonders vorteilhaft in Anwendungen, bei denen hohe Festigkeit bei gleichzeitig guter Zähigkeit gefordert ist.

Wie beeinflussen Legierungselemente wie Molybdän, Mangan und Kupfer die Eigenschaften von Edelstählen?

Molybdän verbessert die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegen Lochfraßkorrosion, während Mangan und Kupfer ebenfalls die Korrosionsbeständigkeit erhöhen können. Sie tragen auch zur Festigkeit und Stabilität der Mikrostruktur bei.