Edelstahl, säurebeständig, hitzebeständig

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Legierungselemente in Stahl
Legierungselemente in Stahl

Legierungselemente in Stahl

Die chemische Zusammensetzung des Stahls bestimmt seine Eigenschaften. Um sie zu erhalten, werden Legierungen aus Eisen mit Kohlenstoff und anderen Elementen oder Legierungszusätze verwendet. Ihre Menge sollte die Mindestkonzentration überschreiten, bei der es zu keiner Veränderung der Eigenschaften und der Struktur des Stahls kommt. Die am häufigsten verwendeten Legierungszusätze sind Elemente wie Nickel, Titan, Vanadium, Chrom, Silizium, Molybdän, Wolfram, Kobalt, Aluminium, Kupfer, Niob und Mangan.

Legierungselemente werden nicht nur eingesetzt, um dem Stahl bestimmte Eigenschaften zu verleihen, sondern auch, um die Härtbarkeit zu erhöhen, die Wärmebehandlung zu erleichtern, die Korrosions- und Verschleißfestigkeit zu erhöhen und die physikalischen, physikalisch-chemischen, technologischen und mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Jeder Zusatzstoff verändert die Eigenschaften des Stahls auf unterschiedliche Weise. Nicht alle können jedoch eine positive Wirkung haben, so dass zwischen nützlichen und schädlichen Zusatzstoffen unterschieden wird.

Molybdän erhöht die Korrosionsbeständigkeit des Stahls. In austenitischen nichtrostenden Stählen liegt sein Gehalt bei etwa 2,5 %, kann aber auch bis zu 7 % betragen. Dieses Element erhöht die Festigkeit und Härtbarkeit des Stahls, verringert die Sprödigkeit und erhöht die Kriechfestigkeit.

Kupfer hat ähnliche physikalische Eigenschaften wie Eisen, ist aber wesentlich korrosionsbeständiger. Die Zugabe dieses Elements wird zunehmend geschätzt, insbesondere bei der Schmelzung von neuem Stahl.

Nickel erleichtert nicht nur den Härtungsprozess und erhöht dessen Tiefe, sondern senkt auch die austenitische Umwandlungstemperatur und erhöht, wenn es in Ferrit gelöst wird, die Festigkeit des Stahls und die Schlagzähigkeit. Das Element ist ein wichtiger Bestandteil von säurefesten Stählen (acid-proof steel), da es eine gute Schweißbarkeit und Verarbeitbarkeit gewährleistet. Nickel in einer Menge von 0,5 % - 4 % wird zur Wärmeveredelung hinzugefügt, während über 8 % - 10 % zu säurebeständigem Stahl hinzugefügt wird.

Chrom beeinflusst wie Nickel die Härtbarkeit des Stahls, erhöht seine Festigkeit und trägt zur Feinheit des Korns bei. Es handelt sich um einen Zusatzstoff, der häufig in Bau-, hitzebeständigen, rostfreien und Werkzeugstählen verwendet wird. Bei nichtrostendem Stahl ist Chrom die Komponente, die für die Rostfreiheit verantwortlich ist. Der Gehalt an diesem Zusatzstoff variiert je nach Stahlsorte zwischen 12 % und 30 %.

Silizium wird in der Regel als unerwünschter Zusatzstoff angesehen, der die Sprödigkeit, Härte, Elastizität und Festigkeit von Stahl beeinträchtigt. Die Siliziumbeimischung wird vor allem als Bestandteil von Federstählen verwendet; sie verringert auch die Schlagfestigkeit und erhöht die Wärmebeständigkeit. Sizilium wird denjenigen Stählen zugesetzt, die bei hohen Temperaturen und in Kontakt mit konzentrierter Salpeter- und Schwefelsäure arbeiten.

Mangan wirkt sich positiv auf die Schlag- und Abriebfestigkeit von Stahl aus, ohne dessen Duktilität zu beeinträchtigen. Es ist ein Element, das Stahl stärker macht.

Unter den schädlichen Zusätzen sind vor allem Schwefel zu nennen, der die Schmiedbarkeit des Stahls verschlechtert, und Phosphor, der die Festigkeit und Schlagzähigkeit verringert, die Härte erhöht und die Kaltbrüchigkeit verursacht.

Nach dem Anteil der Legierungselemente lassen sich die Stähle in folgende Gruppen einteilen:
- niedrig legiert - mit einer Konzentration eines Elements von weniger als 2 %
- mittel legiert - mit einer Konzentration eines Elements von weniger als 8 %
- hoch legiert - mit einer Konzentration eines Elements von mehr als 8 %

In Hinsicht auf die Anwendung unterscheiden wir folgende Stähle:
- Werkzeugbau
- Konstruktion
- mit besonderen Eigenschaften

Stähle mit besonderen Eigenschaften, d. h. Spezialstähle, zeichnen sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit aus und können nach ihrer Struktur (ferritische, martensitische, ausscheidungsgehärtete martensitische, austenitische und ferritisch-austenitische Stähle) und ihrer chemischen Zusammensetzung (hochchromhaltig, Chrom-Nickel und Chrom-Nickel-Mangan) eingeteilt werden.

  • Chrom

  • Silizium

  • Mangan

  • Kupfer

  • Nickel

  • Elemente

  • Stahl

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