14.04.2026
Definition von Edelstahl
Edelstahl ist eine allgemeine Bezeichnung für rostfreie und säurebeständige Stähle.
Edelstahl: Ein Stahl, der in leicht korrosiven Umgebungen wie der Atmosphäre und Süßwasser nicht korrodiert.
Säurebeständiger Stahl: Stahl, der Korrosion in aggressiven korrosiven Umgebungen wie Säuren, Laugen, Salzen und Meerwasser widersteht.
Klassifizierung von Edelstahl
Die Qualitäten, die chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften von Edelstahl sind vielfältig. Die gebräuchlichsten Klassifizierungsmethoden basieren hauptsächlich auf der grundlegenden chemischen Zusammensetzung, der Mikrostruktur des Stahls und einer Kombination aus beidem.
1. Klassifizierung nach der wichtigsten chemischen Zusammensetzung
Am gebräuchlichsten ist die Einteilung von Edelstahl nach chemischen Elementen in zwei Hauptgruppen: Chrom- und Chrom-Nickel-Edelstähle.
(1).Chrom
Wenn das Hauptlegierungselement in einem anderen Stahl als Eisen Chrom ist, wird der rostfreie Stahl Chrom-Edelstahl genannt.
(2).Chrom-Nickel
Wenn die Hauptlegierungselemente im Stahl neben Eisen Chrom und Nickel sind, wird ein solcher Edelstahl als Chrom-Nickel-Edelstahl bezeichnet.
2. Klassifizierung nach Stahlmikrostruktur
Die Mikrostruktur von Stahl bezieht sich auf die Eigenschaften der Kristallstruktur und Mikrostruktur von Stahl. Aufgrund ihrer Mikrostruktur werden rostfreie Stähle hauptsächlich in fünf Kategorien eingeteilt: ferritische, austenitische, martensitische, Duplex- (zweiphasige) und ausscheidungshärtende rostfreie Stähle.
(1).Ferritischer Edelstahl
Ferritischer Edelstahl ist ein Stahl mit einem kubisch raumzentrierten Kristallgitter, einem Kohlenstoffgehalt ≤ 0,20 % und einem Chromgehalt im Bereich von 10,5 %–32 %, der sowohl bei hohen Temperaturen als auch bei Raumtemperatur eine ferritische Struktur beibehält. Diese Art von Edelstahl wird nicht durch Wärmebehandlung gehärtet.
Abhängig vom Chromgehalt werden ferritische Edelstähle in niedrig chromhaltige Stähle (Chromgehalt 10,5 %–15,0 %), mittelchromhaltige Stähle (Chromgehalt 16 %–22 %) und hochchromhaltige Stähle (Chromgehalt 23 %–32 %) unterteilt. Ferritischer Edelstahl ist eine von drei Hauptklassen rostfreier Stähle, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts fast gleichzeitig mit martensitischen und austenitischen Stählen auf den Markt kamen. Gemessen an der Produktionsmenge liegt ferritischer Edelstahl nach den austenitischen Chrom-Nickel-Stählen an zweiter Stelle: An der weltweiten Edelstahlproduktion beträgt der Anteil von ferritischem Stahl üblicherweise etwa 30 %. Ferritischer Edelstahl zeichnet sich durch hohe Produktionsmengen, ein breites Anwendungsspektrum und hervorragende Allround-Eigenschaften in dünnen Abschnitten aus. Da solche Stähle kein Nickel oder nur bestimmte Güten in geringen Mengen enthalten, sind ihre Kosten und ihr Preis relativ niedrig, was sie zur wichtigsten Klasse der rostfreien Stähle macht, die sparsam mit Nickel legiert sind.
Bis in die 1950er und 1960er Jahre wiesen herkömmliche ferritische Edelstähle, die in Elektrolichtbogenöfen ohne sekundäre Raffination geschmolzen wurden, normale Kohlenstoff- und Stickstoffwerte auf, deren weitere Reduzierung äußerst schwierig war. Seit den 1960er Jahren haben technologische Fortschritte in der Edelstahlproduktion und der Einsatz sekundärer Raffinationsverfahren wie AOD und VOD zur Entwicklung moderner ferritischer Edelstähle mit niedrigem und extrem niedrigem Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt geführt, die eine Reihe der Nachteile traditioneller ferritischer Stähle weitgehend überwunden und erfolgreich angegangen haben. Ihre Produktion hat zugenommen und ihr Anwendungsbereich erweitert sich ständig.
(2).Austenitischer Edelstahl
Austenitischer Edelstahl behält seine austenitische Struktur sowohl bei hohen als auch bei Raumtemperaturen bei, ohne dass es zu strukturellen Veränderungen kommt. Austenitischer Edelstahl bezieht sich daher auch auf Stähle, die nicht durch Wärmebehandlung verstärkt werden können. Aufgrund seiner Neigung zur Kaltverfestigung (Verfestigung) kann seine Festigkeit jedoch durch plastische Kaltverformung erhöht werden. Die geringe Festigkeit solcher Stähle im abgeschreckten Zustand galt einst als einer der Hauptnachteile austenitischer Edelstähle.
Um das Problem der interkristallinen Korrosion im sensibilisierten Zustand anzugehen und die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, wurden austenitische Edelstähle mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt entwickelt, die typischerweise einen Kohlenstoffgehalt von ≤ 0,03 % aufweisen. Mit zunehmender Korrosionsbeständigkeit nimmt die Festigkeit eines solchen Stahls leicht ab. Seit den 1970er Jahren sind austenitische rostfreie Stähle mit kontrolliertem Stickstoffgehalt (Reststickstoffgehalt im Stahl innerhalb der Standardgrenzen, z. B. [N] ≤ 0,10 % oder [N] ≤ 0,12 %) oder mit Stickstoff legiert (maximale Stickstoffmenge, die bei Atmosphärendruck in den Stahl eingeführt werden kann, z. B. ≤ 0,40 % oder ≤ 0,40 %) von 0,50 % erhältlich Durch die Mischkristallverfestigung mit Stickstoff kann eine ausreichend hohe Festigkeit erreicht werden. Und austenitische Edelstähle mit hohem Stickstoffgehalt, die durch Hochdruck-Stickstoffinjektion hergestellt werden (die unter Druck eingeführte Stickstoffmenge, d. h. [N] > 0,4 % oder ≥ 0,5 %) weisen eine extrem hohe Festigkeit und ausgezeichnete Bruchzähigkeit auf. Die Kombination aus Stickstofffestlösungsverfestigung und Kaltverfestigung hat es einigen austenitischen Edelstählen ermöglicht, in die Kategorie der hochfesten Edelstähle vorzudringen.
Austenitischer Chrom-Nickel-Edelstahl weist unter den bestehenden fünf Hauptklassen rostfreier Stähle die besten komplexen Eigenschaften, die größte Anzahl an Qualitäten, das vollständigste Sortiment und die umfassendste Spezifikation, den größten Anwendungsbereich, die schnellste Entwicklung, die größten Produktionsmengen und den breitesten Verbrauchsbereich auf. Weltweit und in den wichtigsten Edelstahl produzierenden Ländern macht der Anteil von austenitischem Chrom-Nickel-Edelstahl in der Regel mehr als 50–60 % der gesamten Edelstahlproduktion aus.
Da Nickel ein knappes und teures Element ist, ist die Knappheit in Kriegszeiten besonders groß. Die in den 1940er Jahren eingeführten standardmäßigen austenitischen Chrom-Mangan-Edelstähle, die Nickel durch Mangan und Stickstoff ersetzen (amerikanische AISI 200-Serie), weisen trotz einer langen Entwicklungszeit einen engen Anwendungsbereich und ein geringes Produktionsvolumen auf; In den Vereinigten Staaten beträgt ihre Jahresproduktion nur wenige Prozent der gesamten Edelstahlproduktion. In den letzten Jahren kam es zu einem Aufkommen hochfester und ultrahochfester austenitischer Chrom-Mangan-Edelstähle mit hohem Stickstoffgehalt sowie zu Fortschritten bei der Erforschung von stickstofffreiem Mangan mit hohem Stickstoffgehalt.
(3) Martensitischer Edelstahl
Martensitischer Edelstahl ist eine Klasse rostfreier Stähle, deren Eigenschaften durch Wärmebehandlung (Abschrecken, Anlassen) gesteuert werden können. Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung werden sie in martensitische Chrom- und martensitische Chrom-Nickel-Edelstähle unterteilt.
Martensitische Chrom-Edelstähle gibt es hauptsächlich in drei Typen: kohlenstoffarm ([C] ≤ 0,15 %), mittelkohlenstoffhaltig ([C] 0,16 %–0,40 %) und kohlenstoffreich ([C] > 0,40 %). Kohlenstoff ist ein wesentliches und wichtiges Legierungselement in martensitischen Chrom-Edelstählen.
Zu den martensitischen Chrom-Edelstählen zählen hauptsächlich traditionelle Stähle wie 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13. Der Chromgehalt in ihnen beträgt mindestens 11,5 % und erreicht 18 %, was diesen Stählen rostfreie Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit in schwachen Umgebungen verleiht. Der Kohlenstoffgehalt variiert mit dem Chromgehalt, typischerweise zwischen 0,10 % und 1,0 %, um bei hoher Temperatur eine austenitische Struktur und nach dem Abschrecken bei Raumtemperatur eine martensitische Struktur bereitzustellen. Aufgrund der Bildung von lamellarem Martensit mit hohem Kohlenstoffgehalt und der Ausscheidung von Karbiden erreichen diese Stähle eine hohe Festigkeit und hohe Härte. Durch das anschließende Anlassen nach dem Abschrecken werden Abschreckspannungen abgebaut und ein homogenes, stabiles Gefüge gebildet, das dem Stahl eine gewisse Duktilität, Zähigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit verleiht – eine Reihe von Eigenschaften. Da martensitische Chrom-Edelstähle hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit allen anderen Klassen von Edelstählen unterlegen sind und außerdem eine geringe Duktilität und Zähigkeit sowie eine schlechte Schweißbarkeit aufweisen oder überhaupt nicht geschweißt werden können, ist ihre weit verbreitete Verwendung begrenzt.
Martensitische Chrom-Nickel-Edelstähle wurden entwickelt, um einige der Nachteile herkömmlicher martensitischer Stähle zu überwinden. Schon früh entstand durch den Ersatz von Kohlenstoff durch Nickel der berühmte Stahl 1Cr17Ni2. Obwohl seine Zähigkeit im Vergleich zu martensitischen Chromstählen zugenommen und seine Korrosionsbeständigkeit verbessert wurde, ist er immer noch nicht zum Schweißen geeignet.
Moderne (super)martensitische rostfreie Stähle, die seit den 1960er Jahren entwickelt wurden, behalten durch den weiteren Ersatz von Kohlenstoff durch Nickel, die Erzielung eines extrem niedrigen Kohlenstoffgehalts und die Einführung von 2–6 % Ni eine austenitische Struktur bei hohen Temperaturen bei und erhalten nach dem Abschrecken und Anlassen bei Raumtemperatur eine Verbundstruktur, die aus Lamellenmartensit mit niedrigem oder extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt, umgewandeltem Austenit und einer kleinen Menge Ferrit besteht. Durch die zusätzliche Legierung mit Molybdän, Kupfer und anderen Verstärkungselementen behalten diese Stähle die hohe Festigkeit martensitischer Chromstähle bei gleichzeitig guter Zähigkeit und Schweißbarkeit. Bei gleichem Chromgehalt übertrifft die Korrosionsbeständigkeit moderner martensitischer Stähle die Korrosionsbeständigkeit herkömmlicher martensitischer Chromstähle deutlich. Aufgrund des geringen Kohlenstoffgehalts verlieren moderne martensitische Stähle jedoch die Eigenschaften hoher Härte, Verschleißfestigkeit und hoher Kantenschärfe, die martensitischen Chromstählen innewohnen.
(4).Zweiphasiger Edelstahl
Fast hundert Jahre sind seit der Entdeckung vergangen, dass das Vorhandensein kleiner Mengen Ferrit in austenitischem Chrom-Nickel-Edelstahl die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion verbessert, was zur Entstehung austenitisch-ferritischer (α+γ) Chrom-Nickel-Dualphasenstähle und schließlich zur Bildung einer Klasse von Dualphasenstählen führte, die zusammen mit den drei oben genannten Hauptklassen von rostfreien Stählen offiziell anerkannt sind.
Da der Nickelgehalt weit verbreiteter α+γ-Nickel-Chrom-Dualphasenstähle im Allgemeinen 5–7 % beträgt, was nur etwa der Hälfte des Nickelgehalts weit verbreiteter austenitischer Nickel-Chrom-Stähle entspricht, und die neu entwickelten wirtschaftlichen Dualphasenstähle nur 1–4 % Ni enthalten, sind α+γ-Dualphasenstähle auch eine wichtige Klasse nickelarm legierter rostfreier Stähle.
Die Entwicklung von zweiphasigen α+γ-Chrom-Nickel-Edelstählen hat ungefähr drei wichtige Phasen durchlaufen. Abhängig von den charakteristischen Legierungselementen, dem Wert von PRE (Lochkorrosionsbeständigkeitsäquivalent), Änderungen im Verhältnis von α- und γ-Phasen, der Erscheinungsdauer und den Eigenschaften der Eigenschaften werden zweiphasige Edelstähle üblicherweise in Stähle der ersten, zweiten und dritten Generation unterteilt. Aufgrund der charakteristischen Elemente in ihrer Zusammensetzung lassen sie sich in niedriglegierte, mittellegierte und hochlegierte Dualphasenstähle einteilen.
Aufgrund von Schwierigkeiten bei der Kontrolle des Verhältnisses der beiden Phasen, eingeschränkter Warmumformbarkeit und Schweißbarkeit sowie wirtschaftlicher Faktoren war das Produktionsvolumen von Dualphasenstählen der ersten Generation gering. Durch das Aufkommen moderner Dualphasen-Edelstähle wurden jedoch die Nachteile und Einschränkungen der Stähle der ersten Generation weitgehend überwunden, wodurch ihr Anwendungsspektrum erweitert werden konnte. Heute handelt es sich um eine Stahlklasse mit enormem Entwicklungspotenzial im technischen Bereich.
Vor 1971 entwickelte Sorten gehören zur ersten Generation von Dualphasen-Edelstählen, einschließlich des allerersten Dualphasenstahls 1Cr25Ni5Mo1,5, der in den 1930er Jahren auf den Markt kam. Der Stickstoffgehalt in Stählen der ersten Generation lag auf dem üblichen Niveau, das für das Schmelzen in Elektrolichtbogenöfen charakteristisch ist. Obwohl die Dualphasenstähle der ersten Generation ihre charakteristischen Eigenschaften bereits vollständig unter Beweis gestellt hatten, wurden die hervorragenden Eigenschaften der Dualphasenstähle in der Schweißverbindungszone aufgrund des relativ niedrigen PRE-Werts und der erheblichen Unterschiede im Phasenverhältnis im abgeschreckten Zustand zwischen den verschiedenen Güten, die zudem schwer genau zu kontrollieren waren, erheblich verschlechtert oder gingen sogar vollständig verloren, was die Anwendung und Entwicklung von Dualphasenstählen in Schweißkonstruktionen erheblich behinderte.
Die zwischen 1971 und 1989 erschienenen Güten gehören zur zweiten Generation der zweiphasigen Edelstähle und zeichnen sich durch einen zwingenden Stickstoffgehalt aus. Da Stickstoff ein Element ist, das aktiv Austenit bildet und stabilisiert, erhöht sich mit zunehmendem Gehalt im Stahl einerseits der Anteil der Austenitphase im Grundmetall und die Stabilität des Austenits bei hohen Temperaturen, was zu einer Verringerung der Materialmenge führt, die sich bei gleicher Temperatur in Ferrit umwandelt. Andererseits fördert die hohe Diffusionsgeschwindigkeit von Stickstoff beim Abkühlen von hohen Temperaturen die schnelle Umwandlung von Ferrit in Sekundäraustenit, was die Bildung einer einphasigen Ferritstruktur an der Schmelzlinie und in der Wärmeeinflusszone nach dem Schweißen verhindert. Die Einführung von Stickstoff schuf die Voraussetzungen für die Entstehung und Entwicklung von Zweiphasenstählen der zweiten und folgenden Generationen. Da Stickstoff in Edelstahl hauptsächlich im Austenit gelöst ist, spiegelt die positive Wirkung von Stickstoff auf Dualphasen-Edelstähle tatsächlich die Wirkung von Stickstoff auf die Struktur und die Eigenschaften der Austenitphase in Dualphasenstählen wider.
Die nach 1990 eingeführten Güten gehören zur dritten Generation der Dualphasen-Edelstähle und zeichnen sich durch eine weitere Erhöhung des Gehalts an Molybdän und Stickstoff aus, wodurch der PRE-Wert dieser Stähle ≥ 40 % beträgt und die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion, weiter verbessert wird. Heutzutage werden sie auch Super-Dualphasen-Edelstähle genannt.
Seit Anfang der 2000er Jahre geht die Entwicklung zweiphasiger Edelstähle in zwei Richtungen. Einerseits wird der Gehalt an Legierungselementen weiter erhöht, um eine noch höhere Festigkeit und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, wie beispielsweise die von der schwedischen Firma Sandvik entwickelten Stähle SAF 2707 und SAF 3207 mit einem PRE-Wert von > 45 %, sogenannte Hyper-Zweiphasen-Edelstähle. Andererseits gibt es einen Trend zur Entwicklung wirtschaftlicher Dualphasenstähle mit niedrigem Nickelgehalt und keinem oder wenig Molybdän, um die Kosten und den Preis von Dualphasenstählen zu senken sowie ihre Warmumformbarkeit und Schweißbarkeit deutlich zu verbessern und dadurch ihre Wettbewerbsfähigkeit im Vergleich zu anderen Arten von rostfreien Stählen zu erhöhen.
(5).Dispersionshärtender Edelstahl
Dispersionshärtender Edelstahl ist eine Klasse von rostfreien Stählen, deren Matrixstruktur bei Raumtemperatur martensitisch, austenitisch oder ferritisch sein kann und die durch die Ausfällung (Alterung) von intermetallischen Verbindungen sowie Karbiden, Nitriden und anderen Phasen auf der Matrix als Ergebnis einer geeigneten Wärmebehandlung gestärkt werden.
Derzeit werden die weit verbreiteten ausscheidungshärtenden Edelstähle hauptsächlich in drei Typen unterteilt: martensitische ausscheidungshärtende Edelstähle, halbaustenitische ausscheidungshärtende Edelstähle und austenitische ausscheidungshärtende Edelstähle. Darüber hinaus umfassen sie häufig Maraging-Edelstähle mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt.
Obwohl das Prinzip der Ausscheidungshärtung von rostfreiem Stahl bereits in den 1930er Jahren bekannt war, fand es nach der Einführung der ersten ausscheidungshärtenden Edelstahlsorte, Stainless W, erst 1946 praktische Anwendung. Aufgrund des Bedarfs der Luftfahrt-, Raumfahrt-, Nuklear- und Chemieindustrie an Stählen, die Korrosionsbeständigkeit mit einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht verbinden, begannen später neue ausscheidungshärtende rostfreie Stähle auf den Markt zu kommen. In den Vereinigten Staaten wurden solche Stähle als 600er-Serie klassifiziert. Maraging-Edelstähle mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt kamen in den 1960er Jahren auf den Markt. Sie wurden aus martensitaushärtenden Stählen entwickelt, denen durch die Zugabe von Chrom rostfreie Eigenschaften verliehen wurden. Typischerweise werden sie auch als martensitische ausscheidungshärtende Edelstähle klassifiziert.
Martensitischer, dispersionshärtender Edelstahl weist eine instabile austenitische Struktur auf, die nach der Mischkristallbehandlung eine martensitische Umwandlung erfährt. Durch die anschließende Alterung kommt es zur Ausscheidung einer zweiten Phase auf der martensitischen Matrix, die den Stahl festigt.
Maraging-Edelstahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt weist rostfreie Eigenschaften auf; Nach der Mischkristallbehandlung und der Alterung scheidet sich eine zweite Phase auf einer Matrix aus Martensit mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt und hohem Nickelgehalt aus, die den Stahl stärkt.
Halbaustenitischer ausscheidungshärtender Edelstahl ist ebenfalls ein Stahl mit instabilem Austenit, sein Austenit ist jedoch stabiler als der von martensitischen ausscheidungshärtenden Stählen. Im ausgehärteten Zustand bei Raumtemperatur weist halbaustenitischer Dispersionsstahl ein austenitisches Gefüge auf. Nach plastischer Kaltverformung, Behandlung bei niedriger Temperatur oder Erhitzen auf etwa 750 °C zur Anpassungsbehandlung kann Austenit in Martensit umgewandelt werden. Anschließend wird durch anschließende Alterung eine zweite Phase auf der martensitischen Matrix gebildet, die den Stahl stärkt.
Austenitischer ausscheidungshärtender Edelstahl hat eine stabile austenitische Struktur. Nach der Mischkristallbehandlung und der anschließenden Alterung wird eine zweite Phase aus der austenitischen Matrix freigesetzt, die den Stahl stärkt.
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Wir verwenden hochwertige rostfreie Rohstoffe und kontrollieren streng die chemische Zusammensetzung, um eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und mechanische Eigenschaften der Produkte zu gewährleisten.
Zu den häufig verwendeten Materialien gehören unter anderem:
