Rostfreier Stahl ist einer der am häufigsten verwendeten Werkstoffe für die Herstellung von Schrauben, Bolzen und anderen Verbindungselementen.
Die aus rostfreiem Stahl hergestellten Schrauben und Bolzen werden in fast allen Industriebereiche eingesetzt. Die einzigen Fälle, in denen die Verwendung dieses Materials nicht empfohlen wird, sind die Fälle, in denen die Materialien eine elektrische Isolierung gewährleisten müssen.
Es ist sehr wichtig, die Eigenschaften dieses Materials zu kennen, um die geeigneten Produkte für die Arbeit auszuwählen.
Technisch gesehen ist rostfreier Stahl eine Eisenlegierung (50% oder mehr) mit einem Chromanteil von mindestens 12%. Wenn Chrom zu einer bestimmten Menge einer Legierung hinzugefügt wird, entsteht eine dünne Oxidschicht auf der Stahloberfläche, die „Passivschicht“ genannt wird. Dadurch wird eine weitere Korrosion der Oberfläche verhindert. Zusätzliche Mengen an Chrom sorgen für eine bessere Korrosionsbeständigkeit.
Rostfreier Stahl enthält auch unterschiedliche Mengen an Kohlenstoff, Silizium und Mangan.
Die Veränderung dieser Elemente bestimmt die strukturellen und mechanischen Eigenschaften von rostfreiem Stahl und seine Korrosionsbeständigkeit.
Basierend auf der Kristallstruktur, die durch die chemische Zusammensetzung bestimmt wird, werden rostfreie Stähle traditionell in vier große Familien eingeteilt:
• Ferritische rostfreie Stähle
• Martensitische rostfreie Stähle
• Austenitische rostfreie Stähle
• Austenitische (oder Duplex-) Edelstähle
Ferritische rostfreie Stähle
Ferritische rostfreie Stähle sind im Wesentlichen Eisen-Chrom-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Chromgehalt von 11 bis 30 %. Die Menge an Kohlenstoff ist sehr gering, im Allgemeinen weniger als 0,12 % mit der möglichen Zugabe von anderen Elementen.
Diese Art von rostfreien Stählen hat eine gute mechanische und Korrosionsbeständigkeit, die höher ist als die von martensischen rostfreien Stählen, was durch den Chromanteil und den Zusatz von Molybdän erhöht werden kann.
Stattdessen wird Aluminium verwendet, um die Beständigkeit gegen Oxidation bei hohen Temperaturen zu erhöhen.
Ferritische rostfreie Stähle haben eine kubisch-körperzentrierte Struktur, aber ihre mechanischen Eigenschaften können nicht durch Wärmebehandlung verbessert werden.
Martensitische rostfreie Stähle
Martensitische rostfreie Stähle sind Legierungen aus Chrom (11 bis 18 %) mit einem relativ hohen Kohlenstoffgehalt (0,08 bis 1,2 %) und der möglichen Zugabe von kleinen Mengen anderer Elemente, einschließlich Nickel, Mangan, Silizium und Molybdän.
Das Hauptmerkmal dieser Art von rostfreiem Stahl ist seine Fähigkeit, durch Wärmebehandlung gehärtet zu werden und seine hohe mechanische Festigkeit. Seine Korrosionsbeständigkeit ist geringer als die anderer Arten von rostfreiem Stahl, aber sie kann erhöht werden, wenn er über 450° C gehärtet wird.
Austenitische rostfreie Stähle
Austenitische rostfreie Stähle haben eine flächenzentrierte kubische Kristallstruktur, die Kohlenstoff, Nickel und Chrom mit dem möglichen Zusatz anderer Elemente, wie Molybdän, Titan und Niob, enthält.
Austenitische rostfreie Stähle sind nicht ferromagnetisch und daher daran zu erkennen, dass sie nicht von Magneten angezogen werden.
Diese Art von rostfreiem Stahl bietet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zusammen mit einer guten Polierfähigkeit und einem hervorragenden Hygienekoeffizienten.
Austenitischer rostfreier Stahl ist, wie andere rostfreie Stähle auch, in verschiedenen Qualitäten erhältlich, die zur Herstellung von Schrauben, Muttern, Bolzen und Befestigungselementen verwendet werden können.
A2 (AISI 304) und A4 (AISI 316) sind die am häufigsten verwendeten Güten.
Die Güteklassen der hochfesten rostfreien Stähle A2-70 und A4-80 haben sich mittlerweile zu einem Referenzstandard entwickelt. Es gibt keinen sichtbaren Unterschied zwischen A2- und A4-Edelstählen. Sie haben jedoch leicht unterschiedliche Eigenschaften.
Rostfreier Stahl der Güteklasse A2 wird hauptsächlich in der Chemie- und Lebensmittelindustrie verwendet, während rostfreiher Stahl der Güteklasse A4, auch bekannt als Marine-Edelstahl, aufgrund seiner hervorragenden Beständigkeit gegen Salzsprühnebel häufig in der Schifffahrt und im Marinebereich eingesetzt wird.
Rostfreier Stahl A2 besteht aus 18% Chrom und 8% Nickel, während A4-Edelstahl aus der gleichen Menge Chrom und Nickel plus 3% Molybdän besteht.
Molybdän wird hinzugefügt, um die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Chloriden (wie Meerwasser und anderen sauren Substanzen) zu verbessern. Darüber hinaus lassen sich die Verbindungselemente aus rostfreiem Stahl A4 leicht herstellen, reinigen, polieren und schweißen.
Befestigungselemente der Güteklasse A2 haben eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion, außer in besonders aggressiven Meeres- und Industrieumgebungen. Die Korrosionsbeständigkeit ist zufriedenstellend für den Einsatz bis zu 850°C. Die Beständigkeit gegen Salpetersäure und andere oxidierende Chemikalien ist ausgezeichnet.
Obwohl nicht durch Wärmebehandlung härtbar, wird rostfreier Stahl A2 im Allgemeinen durch Kaltbehandlung verfestigt.
Rostfreier Stahl der Güteklasse A4 hat eine höhere Korrosionsbeständigkeit als rostfreier Stahl A2 in verschiedenen chemisch aggressiven Umgebungen, einschließlich des Kontakts mit verdünnter Schwefelsäure und Essigsäure über einen breiten Temperatur- und Konzentrationsbereich. Die Oxidationsbeständigkeit ist zufriedenstellend für den Einsatz bis zu 800°C.
Obwohl rostfreier Stahl A4 teurer ist als rostfreier Stahl A2, ist sein Einsatz in besonders aggressiven Umgebungen aufgrund seiner größeren Korrosionsbeständigkeit auf lange Sicht wirtschaftlich.
