Stahltypen

Unter nichtrostendem Stahl versteht man Legierungen auf der Grundlage von Eisen, Chrom und Kohlenstoff mit eventuellem Gehalt anderer Elemente wie Ni, Mo, Si usw., deren Hauptmerkmal die Korrosionsbeständigkeit ist. Dieses Merkmal ist dem Passivierungsvermögen in oxidierender Umgebung (also auch an der Luft) zu verdanken. Passivierung bedeutet die Bildung einer unsichtbaren Oxidschicht (abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Stahls, von der Wärmebehandlung oder von der Art der oxidierenden Umgebung variabel), die eine Barriere für das Fortschreiten der Oxidation und demnach der Korrosion bildet. Falls sie entfernt wird, bildet sie sich von selbst nach.

Diese Stahlsorten werden unterteilt in:

•Austenitischen Stahl

• Martensitischen Stahl

• Ferritischen Stahl

• Duplex-/Super Duplex-Stahl


AUSTENITISCHER STAHL

Dabei handelt es sich um nichtrostenden Stahl, der Cr (16 - 20%), Ni (7 - 18%) und in einigen Fällen Mo (2 - 6%) mit einem Kohlenstoffgehalt von üblicherweise unter 0,08% aufweist. Das Vorhandensein von stabilisierenden Elementen (z. B. Ti) verbessert die Korrosionsbeständigkeit weiter, und dabei insbesondere die intergranulare Korrosionsbeständigkeit. Gleichzeitig erhöht sich die Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen.

MARTENSITISCHER STAHL
Dieser Stahl enthält nur Chrom (11% - 18%) und eventuell kleine Mengen weiterer Elemente. Das grundlegende Merkmal dieser Stahltypen ist die Tatsache, dass sich ihre mechanischen Eigenschaften durch die Wärmebehandlungen des Härtens und Anlassens verbessern.

FERRITISCHER STAHL
Dieser Stahl enthält Chrom (12-27%) und Kohlenstoff im Allgemeinen mit einem Anteil von ≤ 0,20% und eventuellen kleinen Beigaben weiterer Elemente. Seine Haupteigenschaft besteht in seinem ferritischen Gefüge bei jeder Temperatur, daher können seine mechanischen Eigenschaften nicht durch Wärmebehandlungen verbessert werden.

DUPLEX-/SUPER DUPLEX-STAHL
Der Begriff Duplex geht auf das zweiphasige Mikrogefüge des Materials zurück, das sich aus nichtrostenden austenitischen und ferritischen Stahlkörnern innerhalb eines Materials zusammensetzt. Der Begriff Super Duplex wird für besonders leistungsfähige Duplexstähle auf der Grundlage eines hohen Chrom-, Nickel- und Molybdängehalts zur verbesserten Korrosionsbeständigkeit verwendet.

KLASSIFIZIERUNG DER KOHLENSTOFFSTÄHLE
Die von uns verwendeten Stähle im Rahmen der Ausführungsnorm für Fittings EN 10253-2 können nach zwei Modalitäten klassifiziert werden:

CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG:

KOHLENSTOFFSTAHL: P235TR1, P235TR2, P235GH, P265GH, P265GH, P265NL, P355NH, P355NL1, L290NB, L360NB, L360QB, L415NB, L415QB, L450QB.

• NIEDRIGLEGIERTER STAHL: Davon ist die Rede, wenn die chemische Zusammensetzung Legierungselemente (Chrom, Nickel, Molybdän usw.) in einer Menge von unter 5 % sowohl hinsichtlich der Summe der Elemente als auch hinsichtlich des Einzelwerts (falls es sich nur um ein Element handelt) aufweist: 16Mo3, 13CrMo4-5.

HOCHLEGIERTER STAHL: Davon ist die Rede, wenn die chemische Zusammensetzung Legierungselemente (Chrom, Nickel, Molybdän usw.) in einer Menge von über 5 % sowohl hinsichtlich der Summe der Elemente als auch hinsichtlich des Einzelwerts (falls es sich nur um ein Element handelt) aufweist: X11CrMo9-1, X11CrMoVNb9-1.


EINSATZBEDINGUNGEN

• STÄHLE FÜR EINSATZBEREICHE UNTER HOHEN TEMPERATUREN: P235GH, P265GH, 16Mo3, 13CrMo4-5, P355NH.

• STÄHLE FÜR EINSATZBEREICHE UNTER NIEDRIGEN TEMPERATUREN: P265NL, P355NL.

• STÄHLE MIT HOHER FLIESSGRENZE: L290NB, L360NB, L415QB, L450QB.

WÄRMEBEHANDLUNGEN
Als Wärmebehandlung werden der Vorgang bzw. im Fall von komplexen Behandlungen die Aufeinanderfolge von Vorgängen bezeichnet, bei denen der Stahl einem oder mehreren Wärmezyklen, also temporären Temperaturveränderungen innerhalb bestimmter Grenzen, unterzogen wird. Normalerweise umfasst ein Wärmezyklus eine Erwärmung bis zu einer bestimmten Temperatur, das Halten dieser Temperatur während eines bestimmten Zeitraums und schließlich die Abkühlung bis auf Raumtemperatur nach verschiedenen Modalitäten je nach den gewünschten Effekten.

NORMALGLÜHEN
Diese Behandlung besteht in einer Erwärmung bis auf eine Temperatur höher als AC3 ( = die Temperatur, bei der sich im Zuge der Erwärmung Austenit bildet), und zwar ausreichend lange für eine vollständige Austenitisierung des Materials, gefolgt von einer Abkühlung in ruhender oder bewegter Luft. Sie wird im Allgemeinen an Rohlingen für die Wärmebehandlung angewandt, um das Korn zu verfeinern und regelmäßiger zu machen, damit der Stahl bestmöglich auf die nachfolgenden Wärmebehandlungen vorbereitet ist.


GLÜHEN
Zweck des Glühens ist das Weichmachen des Stahls, um ihn für mechanische bzw. plastische Verformungen vorzubereiten, Restspannungen zu eliminieren und die Auswirkungen einer vorangegangenen plastischen Verformung, eines Schweißvorgangs oder einer Wärmebehandlung auszuschalten. Es gibt mehrere Glühzyklen (subkritisch, isothermisch), wobei die Wahl je nach notwendiger Härte und erforderlichem Gefüge für eine bestimmte Bearbeitung getroffen wird.

HÄRTEN
Das Härten beinhaltet eine Erwärmung zur Austenitisierung, gefolgt von einer Abkühlung auf eine Temperatur unter MS ( = die Temperatur, bei der im Zuge der Abkühlung die Umwandlung von Austenit in Martensit beginnt), und zwar in ausreichender Geschwindigkeit, dass die Umwandlung in Martensit, ein äußerst hartes und sprödes Gefüge, ermöglicht wird.


ANLASSEN
Im gehärteten Zustand weist Stahl einen hohen Härtegrad bei geringer Zugfestigkeit auf. Daher ist eine Folgebehandlung erforderlich, bei der das martensitische Gefüge aus der Härtung mehr oder weniger grundlegend verändert wird und die Spannungen sowie die Sprödigkeit eliminiert werden. Diese als Anlassen bezeichnete Wärmebehandlung umfasst eine Erwärmung bis zu einer Temperatur unter AC1 ( = die Temperatur, bei der sich im Zuge der Erwärmung Austenit zu bilden beginnt), das Halten dieser Temperatur während einer bestimmten Zeit und schließlich die Abkühlung auf Raumtemperatur in einem entsprechenden Medium.


LÖSUNGSGLÜHEN
Dabei handelt es sich um die Erwärmung auf eine Temperatur von generell 1000 bis 1100°C, das Halten auf dieser Temperatur, bis die Gefügebeeinträchtigungen der vorangegangenen Behandlungen eliminiert wurden und eine möglichst vollständige "Lösung" der Karbide im Austenit erreicht wurde. Die anschließende Abkühlung an der Luft oder im Wasser muss entsprechend rasch erfolgen, damit es nicht zu neuerlichen Karbidausfällungen kommt, was bei einer langsamen Abkühlung ungefähr im Temperaturbereich zwischen 450 und 850 C passiert.
Mit dieser Behandlung wird bei nichtrostenden austenitischen Stählen der maximale Weichmacheffekt erzeugt.


ISOTHERMISCHE VERGÜTUNG
Die isothermische Vergütung erfolgt durch Erwärmung bei normalen Härtungstemperaturen, gefolgt von einer raschen Abkühlung im Salzbad bei einer Temperatur über MS von etwa 10-30°C bis zur vollständigen Umwandlung des Austenits.

SPANNUNGSARMGLÜHEN
Bei Einsatzstahl oder selbsthärtendem Stahl werden mit dieser Behandlung Restspannungen aufgrund des Härtens verringert und möglichst eliminiert, wobei gleichzeitig ein hoher Härtegrad erhalten wird. Das Spannungsarmglühen umfasst eine Erwärmung bis auf eine Temperatur unter 250°C. In diesem Fall liegen keine bedeutenden Gefügeveränderungen vor.