Ein grundlegender Leitfaden zu Edelstahl
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Ein grundlegender Leitfaden zu Edelstahl

Ein grundlegender Leitfaden zu Edelstahl

Edelstahl ist eine der am weitesten verbreiteten und vielseitigsten Metalllegierungen der Welt. Es ist multifunktional, stabil, optisch ansprechend und äußerst korrosionsbeständig, was es ideal für verschiedene Verwendungszwecke macht. Von der Oberfläche des neuesten Küchengeräts über einen Strukturbalken in einem Gebäude bis hin zu chirurgischen Instrumenten in einem Operationssaal – Edelstahl ist überall um uns herum. In diesem Blog erklären wir, was Edelstahl ist, einschließlich seiner Definition, seines Herstellungsprozesses, seiner Typen, Eigenschaften, Einschränkungen und Anwendungen.

Was ist Edelstahl?

Im Bereich der Metallurgie und Materialwissenschaft wird Edelstahl als eine Stahlsorte definiert, bei der Korrosionsbeständigkeit und Rostfreiheit die Hauptmerkmale sind. Darüber hinaus muss es einen Chromgehalt von mindestens 10.5 % und einen Kohlenstoffgehalt von maximal 1.2 % enthalten. Das Chrom bildet auf der Oberfläche eine schützende Oxidschicht, eine selbstheilende Sauerstoffbarriere, die eine weitere Oxidation stoppt. Unterhalb von 10.5 % Chrom ist die Haltbarkeit des Oxidfilms nicht mehr ausreichend, um selbstheilend zu sein.

Wie wird Edelstahl hergestellt?

Hier sind einige wichtige Schritte zu beachten:

Schritt 1: Schmelzen

Es beginnt mit dem Schmelzen von Altmetallen und Zusatzstoffen in einem Elektrolichtbogenofen (EAF).

Schmelzen

Schritt 2: Entfernen des Kohlenstoffgehalts

Kohlenstoff trägt dazu bei, die Härte und Festigkeit von Eisen zu erhöhen. Zu viel Kohlenstoff kann jedoch zu Problemen führen, beispielsweise zu Karbidausfällungen beim Schweißen. Vor dem Gießen von geschmolzenem Edelstahl ist eine Kalibrierung und Reduzierung des Kohlenstoffgehalts auf das richtige Niveau unerlässlich.

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie Gießereien den Kohlenstoffgehalt kontrollieren können.

Die erste erfolgt durch Argon-Sauerstoff-Entkohlung (AOD). Das Einspritzen einer Argongasmischung in die Stahlschmelze reduziert den Kohlenstoffgehalt bei minimalem Verlust anderer wesentlicher Elemente.

Die andere verwendete Methode ist die Vakuum-Sauerstoff-Entkohlung (VOD). Bei diesem Verfahren wird geschmolzener Stahl in eine andere Kammer überführt, wo unter Hitzeeinwirkung Sauerstoff in den Stahl injiziert wird. Ein Vakuum entfernt dann entlüftete Gase aus der Kammer, wodurch der Kohlenstoffgehalt weiter reduziert wird.

Beide Methoden ermöglichen eine präzise Kontrolle des Kohlenstoffgehalts, um eine richtige Mischung und exakte Eigenschaften im Endprodukt aus rostfreiem Stahl sicherzustellen.

Schritt 3: Stimmen

Nach der Reduzierung des Kohlenstoffs erfolgt ein abschließender Ausgleich und eine Homogenisierung von Temperatur und Chemie. Dadurch wird sichergestellt, dass das Metall die Anforderungen der vorgesehenen Güte erfüllt und die Zusammensetzung des Stahls über die gesamte Charge hinweg konsistent ist.

Proben werden getestet und analysiert. Anschließend werden Anpassungen vorgenommen, bis die Mischung dem erforderlichen Standard entspricht.

STEP 4: Formen oder Gießen

Nachdem der geschmolzene Stahl erzeugt wurde, muss die Gießerei nun die ursprüngliche Form schaffen, die zum Abkühlen und Bearbeiten des Stahls verwendet wird. Die genaue Form und Abmessungen hängen vom Endprodukt ab.

Herstellungsprozess von Edelstahl

Was sind die verschiedenen Arten von Edelstahl?

Edelstahl kann nach unterschiedlichen Klassifizierungsstandards in verschiedene Typen unterteilt werden. Lasst uns gemeinsam sehen.

1. Chemische Komponente

Nach den wichtigsten chemischen Bestandteilen von Edelstahl kann man ihn in zwei Kategorien einteilen:

Edelstahl der Chromium-Serie: Neben Eisen ist Chrom das Hauptlegierungselement in Edelstahl.

Edelstahl der Chrom-Nickel-Serie: Neben Eisen sind Chrom und Nickel die Hauptlegierungselemente in Edelstahl.

2. Organisatorische Struktur

Edelstahl lässt sich entsprechend seiner Organisationsstruktur in fünf Kategorien einteilen. Sie sind:

Austenitischem Edelstahl: Besteht hauptsächlich aus Nickel- und Molybdänanteilen und hat eine kubisch-flächenzentrierte Kristallstruktur. Der Zusatz von Nickel erhöht die Korrosionsbeständigkeit und Duktilität, während Molybdän die Korrosionsbeständigkeit gegenüber sauren Bedingungen verbessert. Übliche Sorten austenitischem Edelstahl sind 304 und 316.

Martensitischer Edelstahl: Verwendet hauptsächlich Kohlenstoff und Chrom als Hauptlegierungselemente. Bei höheren Kohlenstoffkonzentrationen weist das Material eine raumzentrierte tetragonale Kristallstruktur auf; Niedrigere Kohlenstoffkonzentrationen bilden eine raumzentrierte Kristallstruktur. Martensit entsteht, wenn Austenit bei Raumtemperatur schnell abgeschreckt wird. Martensitischer Edelstahl ist allgemein als Edelstahl der 400er-Serie bekannt, z. B. die Sorten 410, 420 und 440.

Ferritischer Edelstahl: ist nicht magnetisch und hat eine kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur. Seine Hauptlegierungsbestandteile sind Chrom, Eisen (daher der Name ferritisch) und eine geringe Kohlenstoffkonzentration. Ferritischer Edelstahl ist daher weicher, weist aber auch eine erhöhte Duktilität und verbesserte Formbarkeit auf – er kann jedoch nicht wärmebehandelt werden. Beispiele für ferritischen Edelstahl sind andere Sorten der 400er-Serie, wie 409, 430 und 446.

Duplex-Edelstahl: eine Kombination aus austenitischen und ferritischen Edelstählen mit einem sorgfältig abgestimmten Anteil beider Arten kristalliner Struktur. Sie bieten eine höhere Festigkeit bei gleichzeitig hervorragender Korrosionsbeständigkeit und werden häufig in der chemischen Verarbeitung sowie in Öl- und Gasanwendungen eingesetzt.

Ausscheidungshärtender Edelstahl: wird durch die Bildung kleiner Partikel erreicht, die sich im Material niederschlagen und dessen Festigkeit und Härte erhöhen, indem sie Gitterspannungen induzieren. Dies kann im Allgemeinen die drei- bis vierfache Festigkeit von einfachem austenitischem Edelstahl liefern.

Edelstahl Küchen

Was sind die Vorteile von Edelstahl?

1. Überlegene Korrosionsbeständigkeit: Aufgrund des Chromgehalts in der Legierung ist es äußerst korrosions- und rostbeständig. Dadurch eignet es sich für den Einsatz in rauen Umgebungen, beispielsweise in der Schifffahrt oder bei chemischen Anwendungen.

2. Große Haltbarkeit: Edelstahl ist ein starkes und langlebiges Material mit einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Es ist verformungsbeständig und hält hohen Belastungen stand, ohne zu brechen oder zu reißen, wodurch es für den Einsatz in anspruchsvollen Anwendungen geeignet ist.

3. Ansprechendes Erscheinungsbild: Es verleiht vielen Anwendungen ein modernes und elegantes Aussehen und ist in den meisten Anwendungen im Wesentlichen unveränderlich und wartungsfrei.

4. Gute Schweißbarkeit: Die meisten Edelstahllegierungen sind gut schweißbar, was den Zusammenbau komplexer Systeme aus Einzelteilen zu einem sauberen, wasserdichten und dauerhaften Prozess macht.

5. Gute Formbarkeit: Als im Allgemeinen relativ formbare Materialien und in vielen Fällen von mäßiger bis hoher Duktilität bieten rostfreie Stähle viele Optionen in Herstellungsprozessen, die die Herstellung komplexer und komplizierter Komponenten für eine Vielzahl von Zwecken ermöglichen.

6. Hochtemperaturbeständigkeit: Es hält hohen Temperaturen stand, ohne sich zu verschlechtern.

7. Nachhaltiges Material: Es ist zu 100 % recycelbar, ohne Verlust oder Abbau.

8. Einfache Sauberkeit und Wartung: Edelstahl ist leicht zu reinigen und zu pflegen. Durch die glatte Oberfläche können sich Schmutz und Keime nicht verstecken. Dementsprechend werden die Wartungskosten gesenkt.

Handläufe aus Edelstahl

Was sind die Einschränkungen von Edelstahl?

Die Haupteinschränkung von Edelstahl besteht möglicherweise darin, dass er je nach Güteklasse und Anwendung teurer ist als andere Materialien wie Kohlenstoffstahl oder Aluminium.

Wenn der Wiederverkaufswert jedoch hoch bleibt, können Sie bei einem Verkauf einen Teil der Kosten wieder hereinholen.

Wo wird Edelstahl verwendet?

Edelstahl kann als Teil des täglichen Lebens bezeichnet werden. Es kann im Baugewerbe, in Maschinen, in medizinischen Geräten, in der Lebensmittelverarbeitung, in Kraftwerken, im Tiefbau, im Schiffbau, in der Energiewirtschaft usw. verwendet werden. Egal, ob es sich um das Messer und die Gabel handelt, die Sie verwenden, oder um das Öl, das Sie in Ihr Auto füllen, Edelstahl hat wahrscheinlich schon eine lange Lebensdauer direkte oder indirekte Auswirkung auf das, was Sie tun.

Edelstahlanwendungen

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