Stahlsorten – Klassifizierung von Stahl

Was ist Stahl?
Stahl ist eine Legierung aus Eisen, wobei Kohlenstoff das wichtigste Legierungselement ist. Es gibt jedoch Ausnahmen von dieser Definition, wie z. B. interstitienfreie (IF) Stähle und ferritische Edelstähle des Typs 409, bei denen Kohlenstoff als Verunreinigung gilt.

Was ist eine Legierung?
Werden verschiedene Elemente in geringeren Mengen mit dem Grundelement vermischt, entsteht eine Legierung des Grundelements. Stahl ist eine Eisenlegierung, da Eisen das Grundelement (Hauptbestandteil) von Stahl ist und Kohlenstoff das wichtigste Legierungselement darstellt. Weitere Elemente wie Mangan, Silizium, Nickel, Chrom, Molybdän, Vanadium, Titan, Niob, Aluminium usw. werden in unterschiedlichen Mengen hinzugefügt, um verschiedene Stahlsorten herzustellen.

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Welche verschiedenen Stahlsorten gibt es?
Auf Grundlage der chemischen Zusammensetzung kann Stahl in vier (4) Grundtypen eingeteilt werden:
● Kohlenstoffstahl
● Edelstahl
● Legierter Stahl
● Werkzeugstahl

1. Kohlenstoffstahl:
Kohlenstoffstahl ist der am häufigsten verwendete Stahl in der Industrie und macht über 90 % der gesamten Stahlproduktion aus. Basierend auf dem Kohlenstoffgehalt werden Kohlenstoffstähle in drei Gruppen unterteilt.
● Baustahl/Niedrigkohlenstoffstahl
● Mittelkohlenstoffstahl
● Hochkohlenstoffstahl
Der Kohlenstoffgehalt ist in der folgenden Tabelle angegeben:

NEIN.	Kohlenstoffstahlsorte	Prozentsatz des Kohlenstoffs
1	Niedriggekohlter Stahl/Baustahl	Bis zu 0,25 %
2	Mittelkohlenstoffstahl	0,25 % bis 0,60 %
3	Hochkohlenstoffstahl	0,60 % bis 1,5 %

2. Edelstahl:
Edelstahl ist ein legierter Stahl mit einem Chromgehalt von mindestens 10,5 %. Seine Korrosionsbeständigkeit beruht auf der Bildung einer sehr dünnen Chromoxidschicht (Cr₂O₃) auf seiner Oberfläche, der sogenannten Passivschicht. Eine Erhöhung des Chromgehalts steigert die Korrosionsbeständigkeit des Materials zusätzlich. Neben Chrom werden auch Nickel und Molybdän zugesetzt, um die gewünschten (oder verbesserten) Eigenschaften zu erzielen. Edelstahl enthält außerdem unterschiedliche Mengen an Kohlenstoff, Silizium und Mangan.

Edelstahl wird weiterhin wie folgt klassifiziert:
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-raumzentrierter Kristallstruktur (krz). Sie sind im Allgemeinen magnetisch und lassen sich durch Wärmebehandlung nicht härten, jedoch durch Kaltverformung festigen.
● Austenitischer Edelstahl: Austenitische Stähle sind äußerst korrosionsbeständig. Sie sind nicht magnetisch und nicht wärmebehandelbar. Im Allgemeinen sind austenitische Stähle sehr gut schweißbar.
● Martensitischer Edelstahl: Martensitische Edelstähle sind extrem fest und zäh, aber nicht so korrosionsbeständig wie die anderen beiden Klassen. Diese Stähle sind gut zerspanbar, magnetisch und wärmebehandelbar.
● Duplex-Edelstähle: Duplex-Edelstahl besteht aus einem zweiphasigen Gefüge aus ferritischen und austenitischen Edelstahlkörnern (Ferrit + Austenit). Duplex-Stähle sind etwa doppelt so fest wie austenitische oder ferritische Edelstähle.
● Ausscheidungshärtende (PH) Edelstähle: Ausscheidungshärtende (PH) Edelstähle besitzen aufgrund der Ausscheidungshärtung eine extrem hohe Festigkeit.

3. Legierter Stahl
Bei legiertem Stahl werden Legierungselemente in unterschiedlichen Anteilen verwendet, um gewünschte (verbesserte) Eigenschaften wie Schweißbarkeit, Duktilität, Bearbeitbarkeit, Festigkeit, Härtbarkeit und Korrosionsbeständigkeit usw. zu erzielen. Einige der am häufigsten verwendeten Legierungselemente und ihre Wirkungen sind wie folgt:
● Mangan – Erhöht die Festigkeit und Härte, verringert die Duktilität und Schweißbarkeit.
● Silizium – Wird als Desoxidationsmittel im Stahlherstellungsprozess verwendet.
● Phosphor – Erhöht die Festigkeit und Härte und verringert die Duktilität und Kerbschlagzähigkeit von Stahl.
● Schwefel – Verringert die Duktilität, die Kerbschlagzähigkeit und die Schweißbarkeit. Tritt in Form von Sulfideinschlüssen auf.
● 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 weisen einen hohen Kohlenstoffgehalt (0,5 % bis 1,5 %) auf. Ein höherer Kohlenstoffgehalt sorgt für 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 Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Haltbarkeit des Metalls zu erhöhen. Dadurch eignen sich Werkzeugstähle hervorragend für den Einsatz als Schneid- und Bohrwerkzeuge.

 

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