Edelstahl: Ein vielseitiger und langlebiger Werkstoff

Die Verwendung von Edelstahl erstreckt sich über eine breite Palette von Branchen, von der Bauindustrie bis zur Medizintechnik. Dieser Artikel wirft einen genaueren Blick auf die Eigenschaften, Herstellung und Verwendung von Edelstahl.

Edelstahl, eine Gruppe korrosionsbeständiger Stahllegierungen mit mindestens 10,5 % Chrom, zeichnet sich durch außergewöhnliche Härte, Widerstandsfähigkeit gegenüber Witterungseinflüssen und Korrosionsbeständigkeit aus. Seine Vielseitigkeit erstreckt sich von der Automobilindustrie bis zur Lebensmittelverarbeitung.

Mechanische Eigenschaften wie hohe Festigkeit, gute Verformbarkeit, ausgezeichnete Schweißeignung und Korrosionsbeständigkeit machen Edelstahl ideal für anspruchsvolle Anwendungen. In der Automobilindustrie findet er Verwendung in Karosserie, Auspuffsystemen, Motorblöcken, Dekorelementen, Sicherheitskomponenten, Feder- und Dämpfungssystemen, Kraftstoffsystemen, Befestigungselementen und sogar Batteriegehäusen für Elektrofahrzeuge.

Die Duktilität von Edelstahl ermöglicht die Herstellung von starken, flexiblen Strukturen, insbesondere in erdbebengefährdeten Gebieten. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der Medizintechnik und anderen Industriezweigen wird Edelstahl aufgrund seiner Duktilität und Korrosionsbeständigkeit für die Herstellung von Geräten und Komponenten eingesetzt.

Der Artikel schließt mit einer Exkursion in verschiedene Edelstahl-Werkstoffe wie 1.4003, 1.4016 und 1.4021. Jeder Werkstoff hat spezifische chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften, die sie für bestimmte Anwendungen in Industrien wie Fahrzeugbau, Maschinenbau und Lebensmittelindustrie geeignet machen.

Was ist Edelstahl?

Edelstahl ist eine Bezeichnung für eine ganze Bandbreite von Stahlwerkstoffen. Nach der Begriffsbestimmung für die Einteilung der Stähle (EN 10020) handelt es sich dabei immer um einen maßgeblich auf dem Element Eisen basierenden Werkstoff, innerhalb dessen Kristallgitter bestimmte andere Elemente einen prozentualen Masseanteil nicht überschreiten[8]. Edelstahl ist ein qualitativ hochwertiger Vertreter seiner Materialkategorie, der sich durch seine Korrosionsbeständigkeit auszeichnet[1][2].

Eigenschaften von Edelstahl

Edelstahl ist bekannt für seine außergewöhnliche Härte und Widerstandsfähigkeit gegenüber härtester Witterung. Er ist überwiegend rostfrei und widersteht auch Säure und Seewasser[1]. Darüber hinaus ist Edelstahl korrosionsbeständig, dank eines unsichtbaren Schutzfilms aus Chromoxid, der sich unter der Einwirkung des Sauerstoffs aus der Umgebung auf der Stahloberfläche bildet[5].

Edelstahl ist auch beständig gegenüber niedrigen und hohen Temperaturen und sehr resistent gegen Thermoschocks – schnelle und signifikante Temperaturänderungen[5]. Darüber hinaus ist Edelstahl in verschiedenen Umgebungen inert und völlig ungiftig. Die Edelstahloberfläche absorbiert keine Lebensmittel, mit denen sie in Kontakt kommt, oder chemischen Reinigungsmittel, mit denen sie gereinigt wird[5].

Edelstahl ist eine Gruppe von korrosionsbeständigen Stahllegierungen, die mindestens 10,5 % Chrom enthalten und durch ihre besondere Reinheit und Legierungselemente charakterisiert sind[23]. Zu den mechanischen Eigenschaften von Edelstahl gehören:

• Hohe Festigkeit: Die Zugfestigkeit von Edelstahl kann je nach Legierung und Wärmebehandlung variieren. Beispielsweise hat der Edelstahl 1.4301 eine Zugfestigkeit von 500 bis 700 N/mm²[24][26].
• Gute Verformbarkeit: Edelstahl lässt sich gut verformen, was ihn für verschiedene Fertigungsprozesse wie Walzen und Schmieden geeignet macht[24].
• Ausgezeichnete Schweißeignung: Edelstahl ist gut schweißbar, was die Herstellung komplexer Strukturen ermöglicht[24].
• Mittlere Zerspanbarkeit: Die Bearbeitung von Edelstahl kann je nach Legierung und Härte variieren[24].
• Korrosionsbeständigkeit: Edelstahl ist besonders korrosionsbeständig, was auf die Bildung einer passiven Chromoxidschicht zurückzuführen ist, die sich bei Beschädigung selbst regeneriert[1][26].
• Temperaturbeständigkeit: Edelstahl ist sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen beständig und resistent gegen Thermoschocks[26].
• Dichte: Die Dichte von Edelstahl liegt je nach Legierung bei etwa 7,9 bis 8,0 kg/dm³[24][25].
• Härte: Die Härte von Edelstahl kann durch Wärmebehandlungen wie Härten gesteigert werden und liegt bei ≤ 215 HB für die Edelstähle 1.4301 und 1.4404[24][25].

Die spezifischen mechanischen Eigenschaften von Edelstahl machen ihn zu einem idealen Material für eine Vielzahl von Anwendungen, wo Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen gefordert sind.

 

Edelstahl ist ein hochgeschätzter Werkstoff in der Automobilindustrie, der aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und ästhetischen Qualität in verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird. Hier sind einige der Anwendungsgebiete von Edelstahl in der Automobilindustrie:

• Karosserie und Exterieur
  Edelstahl wird für Karosserieteile verwendet, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit erfordern. Dies kann die Lebensdauer des Fahrzeugs verlängern und Wartungskosten reduzieren[28].
• Auspuffsysteme
  Aufgrund seiner Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit ist Edelstahl ein bevorzugtes Material für Auspuffanlagen und -komponenten[28].
• Motorblöcke
  In Motorblöcken und anderen hochbeanspruchten Motorenteilen wird Edelstahl wegen seiner Festigkeit und Temperaturbeständigkeit eingesetzt[28][31].
• Dekorelemente
  Für Zierleisten und andere dekorative Elemente im Innen- und Außenbereich von Fahrzeugen wird Edelstahl aufgrund seiner ästhetischen Qualität und Oberflächenbeschaffenheit verwendet[28].
• Sicherheitskomponenten
  Edelstahl wird in sicherheitsrelevanten Bauteilen wie Bremssystemen und Airbagmodulen verwendet, da er hohe Festigkeit und Zuverlässigkeit bietet[27].
• Feder- und Dämpfungssysteme
  Edelstahl-Zugfedern werden aufgrund ihrer Fähigkeit, extremen Temperaturen standzuhalten, in Feder- und Dämpfungssystemen eingesetzt[33].
• Kraftstoffsysteme
  Für Kraftstoffleitungen und -tanks wird Edelstahl wegen seiner Korrosionsbeständigkeit und Dichtheit verwendet[28].
• Befestigungselemente
  In der Automobilindustrie werden Befestigungselemente wie Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben häufig aus Edelstahl gefertigt, um eine langfristige Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten[27].
• Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge
  In Elektroautos werden Batteriegehäuse aus Edelstahl verwendet, um die geforderte Crashsicherheit und Dichtigkeit zu gewährleisten[32].

Die Verwendung von Edelstahl in der Automobilindustrie trägt dazu bei, die Lebensdauer von Fahrzeugen zu verlängern, die Sicherheit zu erhöhen und gleichzeitig das Gewicht zu reduzieren, was zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz führen kann[29][30]. Edelstahl ist aufgrund seiner Eigenschaften und der Möglichkeit des Recyclings ein nachhaltiger Werkstoff, der zur Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks der Automobilindustrie beiträgt[28].

Duktilität von Edelstahl

Die Duktilität, also die Fähigkeit eines Materials, sich unter Zugbelastung zu verformen ohne zu brechen, spielt eine wichtige Rolle in der Industrie, insbesondere bei der Verwendung von Edelstahl. Edelstahl ist bekannt für seine gute Duktilität, was ihn zu einem vielseitigen Werkstoff für verschiedene Anwendungen macht[34][36].

In der Bauindustrie ermöglicht die Duktilität von Edelstahl die Herstellung von Strukturen, die sowohl stark als auch flexibel sind. Dies ist besonders wichtig in erdbebengefährdeten Gebieten, wo Gebäude in der Lage sein müssen, erheblichen Belastungen standzuhalten, ohne zu brechen[35].

In der Fertigungsindustrie ermöglicht die Duktilität von Edelstahl die Herstellung von komplexen Teilen und Komponenten durch Verfahren wie Tiefziehen, Abkanten und Rollformen[34]. Dies ist besonders nützlich in der Automobilindustrie, wo Edelstahl für die Herstellung von Karosserieteilen und anderen Komponenten verwendet wird[35].

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie wird Edelstahl aufgrund seiner Duktilität und Korrosionsbeständigkeit häufig für die Herstellung von Geräten und Behältern verwendet, die in Kontakt mit Lebensmitteln und Getränken kommen[36]. Die Duktilität ermöglicht die Herstellung von Behältern und Geräten mit komplexen Formen und Größen, die den spezifischen Anforderungen der Lebensmittelverarbeitung entsprechen[36].

In der Medizintechnik wird Edelstahl aufgrund seiner Duktilität und Biokompatibilität für die Herstellung von medizinischen Geräten und Implantaten verwendet[36]. Die Duktilität ermöglicht die Herstellung von Geräten mit komplexen Formen und Größen, die den spezifischen Anforderungen der medizinischen Anwendungen entsprechen[36].

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Duktilität von Edelstahl in der Industrie eine wichtige Rolle spielt, da sie die Herstellung von Produkten und Strukturen mit komplexen Formen und Größen ermöglicht, die stark, flexibel und korrosionsbeständig sind.

Exkursion: verschiedene Edelstahl-Werkstoffe

Die Werkstoffnummer 1.4003 (X2CrNi12) bezeichnet einen ferritischen Edelstahl, der sich durch eine gute Kombination aus Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften auszeichnet. Dieser Stahl enthält 10,5 bis 12,5 % Chrom und hat einen geringen Nickel-Zusatz[37][38]. Er wird oft als kostengünstigere Alternative zu höher legierten rost- und säurebeständigen Stählen eingesetzt, wenn eine gewisse Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist, aber die Kosten ein entscheidender Faktor sind[38].

Chemische Zusammensetzung von 1.4003[37]:

• Kohlenstoff (C): max. 0,03 %
• Mangan (Mn): max. 1,5 %
• Silizium (Si): max. 1,0 %
• Phosphor (P): max. 0,040 %
• Schwefel (S): max. 0,030 %
• Chrom (Cr): 10,5 – 12,5 %
• Nickel (Ni): 0,3 – 1,0 %
• Stickstoff (N): max. 0,03 %

Die allgemeinen Eigenschaften von 1.4003 umfassen[37]:

• Gute Korrosionsbeständigkeit
• Gute mechanische Eigenschaften
• Gute Schmiedbarkeit
• Gute Schweißeignung
• Gute Zerspanbarkeit

Besondere Eigenschaften von 1.4003 sind[37]:

• Magnetische Eigenschaften
• Geeignet für Tieftemperaturen
• Verwendbar bis 300°C

Anwendungsgebiete von 1.4003 in der Industrie sind vielfältig und umfassen den Fahrzeugbau, Nutzfahrzeugbau, Schienenfahrzeugbau, Förderanlagen und Maschinenbau, wo eine Kombination aus guter Korrosionsbeständigkeit und Abriebfestigkeit mit guter Schweißbarkeit und problemloser Verformbarkeit gefordert ist[38][36].

WNr. 1.4016 (X6Cr17), AISI 430

Der Werkstoff 1.4016, auch bekannt als X6Cr17 oder AISI 430, ist ein ferritischer Edelstahl. Er gehört zur Gruppe der nichtrostenden Stähle und zeichnet sich durch seine ferritische Mikrostruktur aus. Diese Mikrostruktur verleiht dem 1.4016 eine hohe Beständigkeit gegen Spannungskorrosion[39].

Chemische Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung des 1.4016 umfasst einen Chromgehalt zwischen 16,0 und 18,0 %. Weitere Elemente sind Kohlenstoff (maximal 0,08 %), Mangan (maximal 1,0 %), Silicium (maximal 1,0 %), Phosphor (maximal 0,040 %) und Schwefel (maximal 0,030 %)[40][43].

Physikalische Eigenschaften

Die physikalischen Eigenschaften des 1.4016 umfassen eine Dichte von 7,7 kg/dm³, eine Wärmeleitfähigkeit von 25 W/m K bei 20°C und einen elektrischen Widerstand von 0,6 Ω mm²/m bei 20°C[39][5]. Die spezifische Wärmekapazität beträgt 460 J/kg K bei 20°C[41].

Mechanische Eigenschaften und Verarbeitung

Der 1.4016 hat eine gute Schmiedbarkeit und kann bei Temperaturen zwischen 750 und 1130 Grad Celsius geschmiedet werden[39]. Die Zerspanbarkeit ist mittelmäßig, da der Werkstoff während der Bearbeitung zur Bildung von Langspänen neigt[39][40]. Die Schweißbarkeit des 1.4016 ist eher gering. Sollte das Material dennoch geschweißt werden, sind die Zusatzwerkstoffe 1.4302, 1.4316, 1.4502 und 1.4551 geeignet[39].

Anwendungsgebiete

Der 1.4016 findet häufig Anwendung in der Herstellung von Küchen- und Haushaltsgeräten[3]. Weitere Anwendungsbereiche sind der allgemeine Maschinenbau, die Lebensmittelindustrie, elektronische Geräte und dekorative Zwecke[42]. Er wird auch in der Bau- und Transportindustrie verwendet, beispielsweise für Schienen- und Straßenfahrzeuge, Containerbau, Lager- und Transportgeräte für die Zuckerindustrie, Schalldämpfer und Kohlebergbau[41].

Besonderheiten

Trotz seiner geringeren Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu austenitischen Edelstählen, bietet der 1.4016 eine gute Korrosionsbeständigkeit in natürlichen Umweltmedien[39]. Er ist bis zu einer Temperatur von 400°C verwendbar[39][42]. Eine Besonderheit des 1.4016 ist seine Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion, gegen die die meisten konventionellen austenitischen Stähle sehr empfindlich sind[40].

WNr. 1.4021 (X20Cr13), AISI 420

Der Werkstoffnummer 1.4021, auch bekannt als X20Cr13 oder AISI 420, ist ein korrosionsbeständiger Edelstahl. Er gehört zur Gruppe der martensitischen Stähle, die durch Härtungsprozesse einen höheren Verfestigungsgrad und Magnetismus erreichen können. Der Chromgehalt dieses Werkstoffes liegt zwischen 12 und 14%[44].

Anwendungsgebiete

Aufgrund seiner sehr guten Poliereigenschaften wird der Werkstoff 1.4021 häufig bei der Herstellung von Küchen- oder Dekorationsartikeln verwendet. Darüber hinaus ist er für die folgenden Einsatzbereiche geeignet:

• Maschinenbau
• Automobilindustrie
• Medizintechnik
• Nahrungsmittelindustrie
• Erstellung von Konstruktionsteilen[44]

Er wird auch in der Herstellung von Messern, Haushaltsgeräten, Sportartikeln und medizinischen und chirurgischen Instrumenten verwendet[45]. Darüber hinaus findet er Anwendung in der Herstellung von Präzisionsmaschinen, Lagern, elektrischen Geräten, Instrumenten, Messgeräten, Transportwerkzeugen, Ventilen, Ventilkomponenten, Kolbenstangen, Armaturen, Führungen, Teilen für chemische Anlagen, Wellen, Spindeln, Kunststoffformen, Pumpenkolben, Zahnrädern und Rollen[48].

Besonderheiten und mechanische Eigenschaften

Der Werkstoff 1.4021 kann durch die Zugabe von Schwefel in bestimmten Mengen spezifische Eigenschaften verbessern. Für spanend zu bearbeitende Erzeugnisse wird ein kontrollierter Schwefelanteil von 0,015 % bis 0,030 % empfohlen. Zur Sicherung der Schweißeignung wird ein kontrollierter Schwefelanteil von 0,008 % bis 0,030 % empfohlen. Zur Sicherung der Polierbarkeit wird ein kontrollierter Schwefelanteil von höchstens 0,015 % empfohlen[44].

Die mechanischen Eigenschaften von 1.4021 bei 20°C nach DIN EN 10088-3 zeigen, dass dieser Stahl eine hohe Zugfestigkeit und Härte aufweist[44]. Die Dichte des Materials beträgt 7,70 kg/dm³[47].

Wärmebehandlung und Schweißen

Die Wärmebehandlung spielt eine wichtige Rolle bei der Verwendung von 1.4021. Die endgültigen Eigenschaften des Stahls werden durch eine Wärmebehandlung erreicht, die aus Lösungsglühen und Abschrecken besteht. Die empfohlene Temperatur für das Lösungsglühen von AISI 420 Edelstahl liegt zwischen 675-760 °C[48].

Beim Schweißen erfordert die martensitische Klasse von Edelstählen, zu der auch der AISI 420 gehört, besondere Überlegungen, um Kaltversprödung zu vermeiden. Eine Vorwärmung auf 550°F (260°C) wird empfohlen. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen sollte in Betracht gezogen werden, um die erforderlichen Eigenschaften zu erreichen[49].

Korrosionsbeständigkeit

Unter gehärteten Bedingungen sind 420er Stähle beständig gegen Frischwasser, Alkalien, Luft, Lebensmittel und milde Säuren[46]. Die Korrosionsbeständigkeit von 420er Stählen neigt dazu, unter geglühten Bedingungen abzufallen. Die Korrosionsbeständigkeit von 420er Stahl ist geringer als die von 430er Ferrit-Legierungen mit 17% Chrom, 410er Stählen und anderen austenitischen Sorten[49].

WNr. 1.4581 (GX5CrNiMoNb19-11-2)

Die Werkstoffnummer 1.4581 bezieht sich auf den Stahlguss-Werkstoff GX5CrNiMoNb19-11-2. Dieser ist ein rostbeständiger und säurebeständiger austenitischer Edelstahl[36]. Er ist in seinen Eigenschaften sehr ähnlich zu V4A-Stahl und findet daher in ähnlichen Anwendungsgebieten Verwendung[36].

Nach Warm- und Kaltverformung wird eine Wärmebehandlung empfohlen, die in der Regel bei Temperaturen zwischen 1050 und 1100 Grad Celsius durchgeführt wird. Durch die direkte Ähnlichkeit zu 1.4571 findet dieser Gusstahl seinen Einsatz in gleichen Gebieten als Pumpengehäuse mit Produktkontakt.

Es ist wichtig zu beachten, dass die spezifischen Eigenschaften und Anwendungen von 1.4581 von den genauen Anforderungen des jeweiligen Projekts oder der Anwendung abhängen können. Daher ist es immer ratsam, die spezifischen Anforderungen und Bedingungen zu berücksichtigen, bevor man sich für einen bestimmten Werkstoff entscheidet.

WNr. 1.4435 (X2CrNiMo18-14-3), AISI 316L

Der Werkstoff 1.4435, auch bekannt als X2CrNiMo18-14-3 oder AISI 316L, ist ein austenitischer Edelstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und gehört zu den korrosionsbeständigen Stählen. Er ist eine höher legierte Variante des 1.4404 und zeichnet sich durch seine sehr gute Korrosionsbeständigkeit in natürlichen Umweltmedien wie Wasser, ländlicher und städtischer Atmosphäre aus und ist in verschiedenen Säuren beständig[55].

Die chemische Zusammensetzung von 1.4435 umfasst maximal 0,03 % Kohlenstoff, maximal 1,0 % Silizium, maximal 2,0 % Mangan, maximal 0,045 % Phosphor, maximal 0,015 % Schwefel, 17,0 – 19,0 % Chrom, 2,5 – 3,0 % Molybdän, 12,5 – 15,0 % Nickel und maximal 0,11 % Stickstoff[56].

Die mechanischen Eigenschaften von 1.4435 sind im mittleren Bereich einzuordnen. So besitzt dieser Edelstahl im geglühten Zustand eine Zugfestigkeit von 500 – 700 N/mm² und eine Härte von ≤ 215 HB. Die Dichte des Materials beträgt 8,0 kg/dm³[55]. Der Werkstoff ist sehr gut gegen interkristalline Korrosion beständig und kann in einem Temperaturbereich von Tieftemperaturen bis zu etwa +500 °C verwendet werden[56].

Die Schweißeignung von 1.4435 ist ausgezeichnet, und er besitzt eine gute Zerspanbarkeit sowie Polierbarkeit. Er wird hauptsächlich in der medizinischen und pharmazeutischen Industrie, der chemischen Industrie, der Erdölindustrie, der petrochemischen Industrie, bei elektronischer Ausrüstung und in der Herstellung von Kunstfasern verwendet[55].

Zusammenfassend ist der Werkstoff 1.4435 (AISI 316L) ein vielseitig einsetzbarer Edelstahl, der aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und guten mechanischen Eigenschaften in einer Vielzahl von anspruchsvollen industriellen Anwendungen verwendet wird.

Nichtrostender Edelstahl

Nichtrostender Edelstahl, auch als rostfreier Stahl oder Inox-Stahl bekannt, ist eine Gruppe von Stahllegierungen, die für ihre Korrosionsbeständigkeit bekannt sind. Diese Eigenschaft wird durch einen Chromgehalt von mindestens 10,5 % erreicht, der eine schützende Passivschicht aus Chromoxid auf der Oberfläche des Stahls bildet. Diese Schicht schützt den Stahl vor weiterer Korrosion durch Sauerstoff und andere korrosive Elemente[50][35].

Die Herstellung von nichtrostendem Edelstahl beginnt, wie beim normalen Edelstahl, mit der Schmelze von Eisenerz in einem Hochofen oder Elektroofen, wobei Kohle, Kalk und Ferrolegierungen wie Aluminium, Chrom und Mangan hinzugefügt werden. Die Schmelztemperatur von Stahl liegt über 1.500°C. Nach dem Schmelzprozess wird der Stahl in Formen gegossen und langsam abgekühlt. Anschließend wird er erneut erhitzt und in Walzwerken geglättet, um ihm die gewünschte Form zu geben. Durch die Zugabe von verschiedenen Legierungselementen und Wärmebehandlungen wie Härten oder Anlassen können die Eigenschaften von Edelstahl angepasst werden[52][23].

Nichtrostender Edelstahl wird in vielen Bereichen eingesetzt, darunter in der Bauindustrie, der Automobilindustrie, der Medizintechnik, der Lebensmittelindustrie und in Haushaltsgegenständen. Seine Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und ästhetische Qualität machen ihn zu einem bevorzugten Material für viele Anwendungen[52][54][23].

Zusammenfassend ist nichtrostender Edelstahl ein langlebiges Material, das recycelt und wiederverwendet werden kann. Die Umweltbilanz von Edelstahl ist positiv, insbesondere wenn man die lange Lebensdauer und die Recyclingfähigkeit gegen die Umweltbelastung durch Herstellung und Transport aufwiegt[53].

Herstellung von Edelstahl

Die Herstellung von Edelstahl beginnt mit der Gewinnung von Eisenerz, das in einem Hochofen oder Elektroofen mit Kohle, Kalk und Ferrolegierungen wie Aluminium, Chrom und Mangan verarbeitet wird. Die Schmelztemperatur von Stahl liegt über 1.500°C. Nach dem Schmelzprozess wird der Stahl in Formen gegossen und langsam abgekühlt. Anschließend wird er erneut erhitzt und in Walzwerken geglättet, um ihm die gewünschte Form zu geben[57][58][60][61].

Legierungselemente

Die Legierungselemente sind entscheidend für die Eigenschaften des Edelstahls. Chrom ist das wichtigste Legierungselement, da es ab einem Gehalt von 10,5 % die Bildung einer dünnen, dichten, festhaftenden Passivschicht aus Chromoxid bewirkt, die den Stahl vor weiterer Korrosion schützt[8]. Weitere Legierungselemente können Nickel, Molybdän, Titan und andere sein, die je nach gewünschten Eigenschaften in unterschiedlichen Anteilen zugesetzt werden[59][61].

Wärmebehandlung

Eine wichtige Phase in der Herstellung von Edelstahl ist die Wärmebehandlung. Diese umfasst das Erwärmen des Stahls auf Temperaturen unter dem Schmelzpunkt, gefolgt von einer mehr oder weniger schnellen Abkühlung. Die Wärmebehandlung dient dazu, die mechanischen Eigenschaften des Stahls zu verbessern, Restspannungen zu beseitigen, die Karbide aufzulösen und die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen[5].

Anwendungen von Edelstahl

Edelstahl wird in vielen Bereichen eingesetzt, darunter in der Bauindustrie, der Automobilindustrie, der Medizintechnik, der Lebensmittelindustrie und in Haushaltsgegenständen. Seine Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und ästhetische Qualität machen ihn zu einem bevorzugten Material für viele Anwendungen[58][60][61].

Nachhaltigkeit von Edelstahl

Edelstahl ist ein langlebiges Material, das recycelt und wiederverwendet werden kann. Die Umweltbilanz von Edelstahl ist positiv, insbesondere wenn man die lange Lebensdauer und die Recyclingfähigkeit gegen die Umweltbelastung durch Herstellung und Transport aufwiegt[62].

Zusammenfassend ist die Herstellung von Edelstahl ein Prozess, der Präzision und Kontrolle erfordert, um die gewünschten Eigenschaften und Qualitätsstandards zu erreichen. Die Vielseitigkeit und Langlebigkeit von Edelstahl machen ihn zu einem unverzichtbaren Werkstoff in der modernen Technik und Industrie.

Verwendung von Edelstahl

Edelstahl findet in vielen Bereichen Anwendung. Er wird in der (chemischen) Industrie und Nahrungsmittelbranche verwendet, zum Beispiel für Waschbecken, Fahrstühle und andere Geräte[7]. Darüber hinaus wird er auch im Bau und in Innenräumen eingesetzt[1].

Edelstahl wird auch in der Trink-, Betriebs- und Abwasserbereich verwendet[3]. Darüber hinaus wird er auch für die Herstellung von Treppengeländern, Türbeschlägen und Lüftungsgittern verwendet[7].

Fazit

Die Verwendung von Edelstahl erstreckt sich über verschiedene Industriezweige, von der Bauindustrie bis zur Medizintechnik, dank seiner außergewöhnlichen Eigenschaften wie Härte, Widerstandsfähigkeit gegen Witterungseinflüsse und Korrosionsbeständigkeit. Der Werkstoff findet in der Automobilindustrie, Lebensmittelverarbeitung und anderen Bereichen vielseitige Anwendungen.

Die mechanischen Eigenschaften von Edelstahl, wie hohe Festigkeit, gute Verformbarkeit, ausgezeichnete Schweißeignung und Korrosionsbeständigkeit, machen ihn ideal für anspruchsvolle Anwendungen. In der Automobilindustrie wird Edelstahl in verschiedenen Komponenten eingesetzt, von Karosserie bis zu Batteriegehäusen für Elektrofahrzeuge, und trägt dazu bei, die Lebensdauer von Fahrzeugen zu verlängern.

Die Duktilität von Edelstahl ermöglicht die Herstellung von starken, flexiblen Strukturen, insbesondere in erdbebengefährdeten Gebieten. In verschiedenen Industriezweigen wie Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Medizintechnik und Bauwesen wird Edelstahl aufgrund seiner Duktilität und Korrosionsbeständigkeit für die Herstellung von Geräten und Strukturen verwendet.

Der Exkurs in verschiedene Edelstahl-Werkstoffe wie 1.4003, 1.4016, 1.4021, 1.4581 und 1.4435 zeigt die Vielfalt und spezifischen Anwendungen dieser Werkstoffe in verschiedenen Industriezweigen. Jeder Werkstoff hat spezifische chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften, die ihn für bestimmte Anwendungen geeignet machen.

Die nachhaltigen Eigenschaften von Edelstahl, seine Langlebigkeit und die Möglichkeit des Recyclings tragen dazu bei, den ökologischen Fußabdruck in verschiedenen Industrien zu reduzieren. Zusammenfassend ist Edelstahl ein unverzichtbarer Werkstoff in der modernen Technik und Industrie, der aufgrund seiner vielseitigen Anwendungen und nachhaltigen Eigenschaften weiterhin an Bedeutung gewinnt.

 

Quellen