Stahlsorten – Klassifizierung von Stahl

Was ist Stahl?
Stahl ist eine Legierung aus Eisen und das Hauptlegierungselement ist Kohlenstoff. Es gibt jedoch einige Ausnahmen von dieser Definition, wie z. B. Stähle ohne Zwischengitterplätze (IF) und ferritische Edelstähle des Typs 409, bei denen Kohlenstoff als Verunreinigung betrachtet wird.

Was ist eine Legierung?
Wenn verschiedene Elemente in kleineren Mengen im Grundelement gemischt werden, wird das resultierende Produkt als Legierung des Grundelements bezeichnet. Daher ist Stahl eine Eisenlegierung, da Eisen das Grundelement (Hauptbestandteil) von Stahl ist und das Hauptlegierungselement Kohlenstoff ist. Einige andere Elemente wie Mangan, Silizium, Nickel, Chrom, Molybdän, Vanadium, Titan, Niob, Aluminium usw. werden ebenfalls in unterschiedlichen Mengen hinzugefügt, um verschiedene Stahlsorten (oder -arten) herzustellen.

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Was sind die verschiedenen Stahlsorten?
Basierend auf der chemischen Zusammensetzung kann Stahl in vier (04) Grundtypen eingeteilt werden:
● Kohlenstoffstahl
● Edelstahl
● Legierter Stahl
● Werkzeugstahl

1. Kohlenstoffstahl:
Kohlenstoffstahl ist der in der Industrie am häufigsten verwendete Stahl und macht mehr als 90 % der gesamten Stahlproduktion aus. Basierend auf dem Kohlenstoffgehalt werden Kohlenstoffstähle weiter in drei Gruppen eingeteilt.
● Kohlenstoffarmer Stahl/Flussstahl
● Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt
● Kohlenstoffstahl
Der Kohlenstoffgehalt ist in der folgenden Tabelle angegeben:

NEIN.	Art von Kohlenstoffstahl	Prozentsatz an Kohlenstoff
1	Kohlenstoffarmer Stahl/Flussstahl	Bis zu 0,25 %
2	Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt	0,25 % bis 0,60 %
3	Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt	0,60 % bis 1,5 %

2. Edelstahl:
Edelstahl ist ein legierter Stahl, der mindestens 10,5 % Chrom enthält. Edelstahl weist aufgrund der Bildung einer sehr dünnen Cr2O3-Schicht auf seiner Oberfläche Korrosionsbeständigkeitseigenschaften auf. Diese Schicht wird auch als Passivschicht bezeichnet. Durch eine Erhöhung des Chromanteils wird die Korrosionsbeständigkeit des Materials weiter erhöht. Zusätzlich zu Chrom werden auch Nickel und Molybdän hinzugefügt, um gewünschte (oder verbesserte) Eigenschaften zu verleihen. Edelstahl enthält außerdem unterschiedliche Mengen an Kohlenstoff, Silizium und Mangan.

Rostfreie Stähle werden weiter klassifiziert als:
1. Ferritische Edelstähle
2. Martensitische Edelstähle
3. Austenitische Edelstähle
4. Duplex-Edelstähle
5. Ausscheidungshärtende (PH) Edelstähle

● Ferritischer Edelstahl: Ferritische Stähle bestehen aus Eisen-Chrom-Legierungen mit kubisch-raumzentrierten Kristallstrukturen (BCC). Diese sind im Allgemeinen magnetisch und können durch Wärmebehandlung nicht gehärtet, aber durch Kaltumformung verstärkt werden.
● Austenitischer Edelstahl: Austenitische Stähle sind am korrosionsbeständigsten. Es ist nicht magnetisch und nicht wärmebehandelbar. Im Allgemeinen sind austenitische Stähle gut schweißbar.
● Martensitischer Edelstahl: Martensitischer Edelstahl ist extrem fest und zäh, aber nicht so korrosionsbeständig wie die beiden anderen Klassen. Diese Stähle sind gut bearbeitbar, magnetisch und wärmebehandelbar.
● Duplex-Edelstahl: Duplex-Edelstahl besteht aus einer zweiphasigen Mikrostruktur bestehend aus Körnern aus ferritischem und austenitischem Edelstahl (dh Ferrit + Austenit). Duplexstähle sind etwa doppelt so fest wie austenitische oder ferritische Edelstähle.
● Ausscheidungshärtende (PH) rostfreie Stähle: Ausscheidungshärtende (PH) rostfreie Stähle besitzen aufgrund der Ausscheidungshärtung eine extrem hohe Festigkeit.

3. Legierter Stahl
In legiertem Stahl werden unterschiedliche Anteile an Legierungselementen verwendet, um gewünschte (verbesserte) Eigenschaften wie Schweißbarkeit, Duktilität, Bearbeitbarkeit, Festigkeit, Härtbarkeit und Korrosionsbeständigkeit usw. zu erreichen. Einige der am häufigsten verwendeten Legierungselemente und ihre Auswirkungen sind wie folgt:
● Mangan – Erhöht Festigkeit und Härte, verringert Duktilität und Schweißbarkeit.
● Silizium – Wird als Desoxidationsmittel bei der Stahlherstellung verwendet.
● Phosphor – Erhöht die Festigkeit und Härte und verringert die Duktilität und Kerbschlagzähigkeit von Stahl.
● Schwefel – Verringert die Duktilität, Kerbschlagzähigkeit und Schweißbarkeit. Wird in Form von Sulfideinschlüssen gefunden.
● Kupfer – verbesserte Korrosionsbeständigkeit.
● Nickel – Erhöht die Härtbarkeit und Schlagfestigkeit von Stählen.
● Molybdän – Erhöht die Härtbarkeit und verbessert die Kriechfestigkeit von niedriglegierten Stählen.

4. Werkzeugstahl
Werkzeugstähle haben einen hohen Kohlenstoffgehalt (0,5 % bis 1,5 %). Ein höherer Kohlenstoffgehalt sorgt für eine höhere Härte und Festigkeit. Diese Stähle werden hauptsächlich zur Herstellung von Werkzeugen und Formen verwendet. Werkzeugstahl enthält unterschiedliche Mengen an Wolfram, Kobalt, Molybdän und Vanadium, um die Hitze- und Verschleißfestigkeit sowie die Haltbarkeit des Metalls zu erhöhen. Dadurch eignen sich Werkzeugstähle sehr gut für den Einsatz als Schneid- und Bohrwerkzeuge.

 

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