Edelstahl und Edelstahlschrauben
Rostfreier Stahl oder Umgangssprachlich "Edelstahl" genannt ist eine Legierung von Stahl mit hohen Reinheitsgrad (max.1,2% Kohlenstoff) und anderen Metallen wie Chrom (min 10,5%) Nickel, Molybdäm,oder Titan. In Verbindung mit einer speziellen Verarbeitung entsteht ein Korrosionsbeständiger Stahl (Nichtrostender Edelstahl) Dieser ist aber nur Korrosionsbeständiger als herkömmlicher Stahl, wie normaler Baustahl oder andere unedele Metalle. Grundsätzlich gilt "Edelstähle" sind schwer zu oxidieren, weil sie eine Elektronenkonfiguration haben, die nicht gerne Elektronen abgeben. Eine Reaktion mit Sauerstoff ist eine Oxidation, wobei den zu oxidierenden Stoff pro Sauerstoff 2 Elektronen entzogen werden. Da edele Metalle sowas ungerne machen, rosten sie nicht. Rostfreier Stahl rostet schwer weil eine nichtrostende Oberfläche,auch "Passivschicht" genannt durch einen hohen Chromanteil gebildet wird. Diese ist zwar sehr dünn, reicht aber aus um den Stahl rostfrei zu halten sofern er nicht beschädigt oder angegriffen wird z.B. durch agressive Reiniger, Fremdstoffe, z.B. Flugrost, oder durch mechanische Einwirkung, z.B. Kratzer auf der Oberfläche. Rostfreier Edelstahl passiviert sich zwar auf natürliche Weise immer wieder neu. Aber nur dann, wenn die Oberfläche mit Sauerstoff reagieren kann (die Passivschicht wird durch Chromoxid gebildet). Bei einer beschädigten Passivschicht, die durch Verunreinigungen von der Umgebungsluft abgeschirmt ist, kann sich keine neue Passivschicht bilden. Der Nachteil von Edelstahl ist ein hoher Chromanteil bewirkt beispielsweise Rostfreiheit, beeinträchtigt aber die Eigenschaften des Stahl erheblich. So können hohe Unterschiede bei der Bruchdehnung, Zugfestigkeit und Streckgrenze auftreten. Ein Beispiel für Verzinkten Kohlenstoffstahl zu nichtrostenden Stahl: Bruchdrehmoment bei 5mm Gewindeaußendurchmesser, verzinkte Spanplattenschraube : 6Nm zu nichtrostende Schraube: 4,6Nm. Zugfestigkeit: verzinkte Spanplattenschraube 7,9kN zu nichtrostende Schraube 5,9kN. Gewisse rostfreie Edelstähle können deshalb unter bestimmten Umständen rostenanfälliger sein als andere rostfreie Stähle, wenn ein zu hoher Chromanteil die gewünschten Eigenschaften des Stahls zu sehr beeinträchtigt. Deshalb sich auch nicht grundsätzlich alle Edelstähl nicht magnetisch. Bzw. sind die Magnetischen Eigenschaften kein Indikator für die Qualität von Edelstahl. So sind A2 und A4 Bauteile nicht magnetisch, allerding C1 Edelstahl leicht magnetisch.
Die beiden geläufigsten Bezeichnungen für nichtrostende Stähle sind V2A und V4A. Sie sind eigentlich Markenbezeichnungen von Krupp, die sich als Begriff für nichtrostenden Stahl eingebürgert haben. Die Firma Krupp hat im Jahre 1912 durch die Kombination von Stahl, Nickel und Chrom in Verbindung, mit einer genau dosierten Wärmebehandlung, ein Optimum an Korrosionsbeständigkeit und zugleich gute mechanische Eigenschaften erzielt. Die damals aus V für Versuch und A für Austenit gebildeten Bezeichnungen V2A standen für CrNi-Stahl bzw. V4A für CrNiMo-Stahl und sind heute, wie die Markenbezeichnung "Nirosta" von Thyssen weit verbreitet.
Der Unterschied zwischen V2A und V4A liegt in einer höheren Legierung von Molybdän und Nickel in V4A und damit einer höhere Korrosionsbeständigkeit gegen aggressive Medien. Allerdings verbunden mit einem höhrerern Preis für V4A. Rostfreien Stahl hält man rostfrei durch eine saubere und möglichst glatte Oberfläche. Das heisst alle Verunreinigungen vor allem von Flugrost vermeide, und Kratzer mit feinkörnigen Schleifpapier (320er) aufpolieren. Wenn möglich Metallbeize auftragen. Diese unterstützt die natürliche Erneuerung der Passivschicht, und ist erforderlich wenn Edelstahl geschweißt wird. Bei Schrauben, rostfreies Werkzeug, oder besser Edelstahl-Bits verwenden. Die oft gestellte Frage welcher Edelstahl benutzt werden sollte. Ist natürlich abhängig vom Verwendungszweck, und nicht pauschal zu beantworten. Im Maschinenbau sind die Mechanischen, und speziell auch die Belastungsgrenzen des Stahls zu beachten, weshalb Edelstahl dort ehr selten zum Einsatz kommt. Im Holzbau sind die meisten Projekte, auch mit normalem verzinkten Schrauben realisierbar. "Das ist zwar nicht verkaufsfördernd aber meine Persönliche Meinung." Im Maritiemen Holzbau, in feuchter Umgebung, oder im salzhaltigem Küstenklima, ist Edelstahl allerdings nicht ersetzbar. Der Säuregehalt verschiedener Tropen und Edelhölzer ist allerdings kein Grund gleich teureres V4A zu verwenden. Hier reicht (meiner Meinung nach!!!) V2A völlig aus. Ästhetik und hygiene sind auch oft Gründe, für die Entscheidung Edelstahl zu verwenden.
Fazit: Edelstahl ist vielseitig verwendbar und bei richtiger Pflege eine wirkliche Bereicherung der Bautechnik.
Eigenschaften von Edelstahl:
DIN | Werkstoff-nummer | Typ |
Fertigung-verfahren
| Bruch-dehnung | Dehn-grenze | Zug-festigkeit |
Härte
| Eigen-schaften |
X2CrNi12 | 1.4003 | 20 | 260 | 450...600 | 200 | ferritisch | ||
X6Cr13 | 1.4000 | 20 | 230 | 400...630 | 200 | ferritisch | ||
X6Cr17 | 1.4046 | 20 | 240 | 400...630 | 200 | ferritisch | ||
X6CrMoS17 | 1.4105 | F1 | 20 | 250 | 430...630 | 200 | ferritisch | |
X6CrMo17-1 | 1.4113 | F1 | +A | 16 | 280 | 440...660 | 200 | ferritisch |
X12Cr13 | 1.4006 | C1 | +A | - | - | <730 | 220 | martensitisch |
+QT | 15 | 450 | 650...850 | - | ||||
X20Cr13 | 1.4021 | C1 | +A | - | - | <760 | 230 | martensitisch |
+QT | 13 | 500 | 700...850 | - | ||||
X30Cr13 | 1.4028 | C1 | +A | - | - | <800 | 245 | martensitisch |
+QT | 13 | 650 | 850...1000 | - | ||||
X39Cr13 | 1.4031 | +A | - | - | <800 | 245 | martensitisch | |
X17CrNi16-2 | 1.4057 | C3 | +A | 12 | - | 800...950 | - | martensitisch |
X39CrMo17-1 | 1.4122 | +A | - | - | <900 | 280 | martensitisch | |
+QT | 20 | 550 | 750...950 | - | ||||
X50CrMoV15 | 1.4116 | +A | - | - | <900 | 280 | martensitisch | |
X5CrNi18-10 | 1.4301 | A2 | +AT | 45 | 190 | 500...700 | 215 | austenitisch |
X8CrNi18-9 | 1.4305 | A1 | +AT | 35 | - | 500...700 | - | austenitisch |
X4CrNi18-12 | 1.4303 | A2 | +AT | 45 | - | 500...650 | - | austenitisch |
X2CrNi19-11 | 1.4306 | A2 | +AT | 45 | - | 520...650 | - | austenitisch |
X6CrNiTi18-10 | 1.4541 | A2 | +AT | 40 | - | 520...720 | - | austenitisch |
X6CrNiNb18-10 | 1.4550 | A2 | +AT | 40 | - | 520...720 | - | austenitisch |
X5CrNiMo17-12-2 | 1.4401 | A4 | +AT | 40 | - | 530...680 | - | austenitisch |
X2CrNiMo17-12-2 | 1.4404 | A4 | +AT | 40 | - | 530...680 | austenitisch | |
X2CrNiMo18-14-3 | 1.4435 | A4 | +AT | 40 | - | 500...700 | austenitisch | |
X3CrNiMo17-13-3 | 1.4436 | A4 | +AT | 40 | - | 550...700 | austenitisch | |
X2CrNiMo18-15-4 | 1.4438 | A4 | +AT | 40 | - | 550...700 | austenitisch | |
X6CrNiMoTi17-12-2 | 1.4571 | A4 | +AT | 40 | - | 450...690 | austenitisch | |
X6CrNiMoNb17-12-2 | 1.4580 | A4 | +AT | 40 | - | 450...690 | austenitisch |
Behandlungszustand: "+A" weichgeglüht / "+AT"lösungsgeglüht / "+QT" vergütet
Bruchdehnung: A% (min)N/mm2
Zugfestigkeit: Rm N/mm2
Dehngrenze: Rp 0,2 N/mm2
Verwendung: Ferrische Stähle: Kaltumformbar, schlecht zerspanbar, schweißbar; z.B. Beschläge, Verkleidungen, Apparatebau
Martensitische Stähle: Härtbar, gut zerspanbar, bedingt schweißbar, hohe Festigkeit; z.B. Achsen, Wellen, Schrauben, Wälzlagen, chirurgische Instrumente
Austennitische Stähle: Gut kaltumformbar, gut schweißbar, schwer zerspanbar; z.B. chemische Industrie, Nahrungsmittelindustrie, Fahrzeug und Maschienenbau
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