Gewöhnlicher Stahl ist eine Legierung von Eisen, Mangan, Silizium und den Verunreinigungen Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor. Wenn nun diesem Stahl wenigstens 11 % Chrom beigefügt wird, so ergibt sich der einfachste rostfreie Edelstahl, der geeignet ist für den Einsatz in einer schwach aggressiven wässerigen Umgebung.
Ein Stahl mit 11 % Chrom wird als korrosionsträg bezeichnet, weil er für viele Anwendungen durch einen Anstrich geschützt werden muss.
Warum sind diese Stähle rostfrei?
Der Zusatz von Chrom bewirkt auf der Stahloberfläche die Bildung einer dünnen, dichten, fest haftenden und dehnbaren Oxidschicht, die hauptsächlich Chromoxid enthält, vorausgesetzt, dass die Oberfläche der Luft oder einem anderen oxidierenden Medium ausgesetzt ist. Diese Oxidschicht verleiht dem Stahl Passivität, d.h. er korrodiert nicht aktiv. Sie wird auch Passivschicht genannt und ist dafür verantwortlich, dass der Stahl korrosionsbeständig ist. Die Stärke dieser Schicht ist äusserst gering, in der Grössenordnung von 1-10 nm (1 nm = 0.000 001 mm). Diese Passivschicht ist nicht unveränderlich oder von bestimmter gleichbleibender Stärke, sondern hängt von der Stahlzusammensetzung, dem Zustand der Oberfläche und der korrosiven Belastung durch die Umgebung ab, der der Stahl ausgesetzt ist. Wenn die Bedingungen ändern, passt sich die Oxidschicht den neuen Bedingungen an.
Die Vorteile der rostfreien Edelstähle
Die Korrosionsbeständigkeit, wohl die wichtigste Eigenschaft der rostfreien Edelstähle, ergibt sich durch eine dünne aber zähe, dichte, feste, elastische, durchsichtige, inerte und äusserst fest haftende Oxidschicht, die hauptsächlich Chrom enthält, aber auch durch andere Elemente wie Nickel, Molybdän, Stickstoff, Kupfer etc. vorteilhaft beeinflusst wird. Diese Oxidschicht bildet sich automatisch durch den Sauerstoff der Luft oder durch ein anderes oxidierendes Medium. Sie ist nicht vergleichbar mit einer herkömmlichen Beschichtung eines Metalls, da sie die Eigenschaft hat, sich bei Beschädigung selbst zu heilen. Dies ist z.B. der Fall bei der Bearbeitung der nichtrostenden Stähle durch Schleifen, Trennen, Bohren, Fräsen etc. oder durch eine ungewollte Beschädigung z.B. auf der Baustelle.
Weitere Vorteile der rostfreien Edelstähle sind ihre hohe Festigkeit, Dehnbarkeit, Kerbschlagzähigkeit, Schweissbarkeit, Feuerfestigkeit und Antimagnetismus. Die austenitischen Stähle können bei den tiefsten Temperaturen eingesetzt werden.
Beschichtung auf anderen Materialien, die als Schutz gegen Korrosion aufgebracht werden, bleiben selten zu 100 % flächendeckend. Sie sind anfällig auf Beschädigungen. Verletzungen und schwache Stellen sind gewöhnlich der Ausgangspunkt für Korrosion.
Arten von rostfreien Edelstähle
Die Familie der rostfreien Edelstähle umfasst eine grosse Anzahl verschiedener Legierungen, die für die verschiedensten Zwecke entwickelt wurden, wie z.B. bessere Korrosionsbeständigkeit, verbesserte mechanische Eigenschaften wie höhere Festigkeiten, Härte oder Zähigkeit, metallurgische Stabilität unter dem Einfluss der Schweisswärme und in speziellen Fällen verbesserte Zerspanbarkeit. Alle diese Stähle enthalten mindestens 11 % Chrom.
Es hat sich als praktisch erwiesen, die vielen rostfreien Edelstähle aufgrund ihrer metallurgischen Struktur in die folgenden Gruppen einzuteilen:
- martensitisch
- ferritisch
- austenitisch
- austenitisch-ferritisch
- ausscheidungshärtbar
Die vielen guten Eigenschaften der rostfreien Edelstähle
Abgesehen von Eigenschaften dieser Stähle, die spezielle physikalische, elektrische oder magnetische Eigenschaften umfassen, ist ihre herausragende Eigenschaft die sehr gute Korrosionsbeständigkeit. Diese Eigenschaft, zusammen mit den Eigenschaften die unten aufgeführt sind, machen diese Stähle so nützlich, dauerhaft und kostengünstig:
- Glatte, dichte Oberfläche
- Mechanische Belastbarkeit
- Optimales Verhältnis von Gewicht zu mechanischen Eigenschaften
- Hohe Festigkeit (falls gewünscht)
- Gute Bearbeitbarkeit
- Verschleissfestigkeit
- Beständigkeit bei tiefsten Temperaturen (nur die austenitischen Stähle!)
- Lange Lebensdauer
- Hochtemperatur-Beständigkeit
- Minimaler Unterhalt
- Zuverlässige, gleichbleibende Leistung
- Widersteht Vandalismus und Graffiti
Anwendungsbeispiele in der Bauindustrie
Die rostfreien Edelstähle werden in der Bauindustrie für folgende Anwendungen eingesetzt:
- Bedachungen, Fassaden- und andere Verkleidungen
- Regenwasser-Ablaufsysteme
- Fenstersimse und Fensterrahmen
- Geländer und Handläufe
- Türen, Zargen und Beschläge
- Rolltreppen
- Auskleidung Türen und Zargen von Liftkabinen
- Rutschsichere Bodenbeläge
- Säulenverkleidungen
- Abdeckungen von Expansionsfugen
- Kamin- und Rauchrohre, Hüte und äussere Abdeckungen
- Kalt- und Warmwasser-Verteilsysteme
- Ablaufsysteme (speziell für Spitäler und die Industrie)
- Boiler
- Befestigungsmittel und Verankerungen
- Feinguss für die Befestigung von Glasscheiben
- Drahtseile
- Beleuchtungskörper
- Treppen
- Aufhängungen, Distanzhalter und Bewehrungen für Backsteinwände
- Zugstangen
- Einrichtungen im öffentlichen Bereich
- Blitzschutzanlagen
- Skulpturen
