Korrosionsbeständigkeit Nichtrostender Stähle

Unter dem Begriff „nichtrostender Stahl“ sind gemäß DIN EN 10020 Stähle zusammengefasst, die neben dem Hauptelement Eisen mit mindestens 10,5 Ma-% Chrom legiert sind und einen begrenzten Kohlenstoffgehalt von ≤ 1,2 Ma-% aufweisen.

In DIN EN 10088-1 sind mehr als 180 Sorten nichtrostender Stähle geführt. Der alle verbindende Mindestchromgehalt ist die Grundvoraussetzung für ihre hohe Korrosionsbeständigkeit. Diese beruht auf der Reaktion des Werkstoffs mit dem Sauerstoff der Umgebung unter Bildung von Chromoxid als Passivschicht auf der Oberfläche. Weitere Legierungselemente wie Nickel, Molybdän, Titan, Niob u.a. erhöhen die Korrosionsbeständigkeit.

Aufgrund der Passivschicht kommt es bei rostfreien Stählen praktisch nicht zum flächigen Korrosionsangriff. Hier bilden lokale Korrosionsformen wie Loch-, Spalt- oder Spannungsrisskorrosion die entscheidenden Schädigungsmechanismen, siehe Beitrag unter „Aktuelles“.

Bei passender Werkstoffauswahl werden die nichtrostenden Stähle vielfältig z.B. in der Anlagentechnik, dem Behälterbau, in wasserführenden Anlagen und im Baubereich eingesetzt. Entscheidend für den erfolgreichen Einsatz ist es, die materialbedingte Korrosionsbeständigkeit der Halbzeuge in die Anwendung zu übertragen.

Der beste Korrosionsschutz beginnt bei der Konstruktion. Hier gilt es, ungünstige geometrische Bedingungen zu vermeiden. Z.B. sind Bereiche, an denen sich Ablagerungen bilden können, ebenso zu vermeiden wie enge Spaltbereiche. Starke Wanddickensprünge können zu ungünstigen Spannungszuständen. Die Folge kann eine erhöhte Anfälligkeit für Korrosionsangriffe sein.

Bei der Umsetzung der Konstruktion kommen die unterschiedlichsten Fertigungsverfahren zum Einsatz. Spanende Fertigung, Warm- und Kaltumformung und Fügeverfahren (insbesondere thermische) seien hier exemplarisch genannt. Diese können die Werkstoffeigenschaften signifikant verändern, was sich auch auf die Korrosionsbeständigkeit auswirken kann.

Häufig ergeben sich folgende, fertigungsbedingte Zustände, die zu Korrosionserscheinungen führen können, obwohl der gewählte Werkstoff für die Umgebungsbedingungen geeignet erschien:

• Verunreinigung durch Fremdrost, z.B. infolge von Trennarbeiten in der Nachbarschaft
• Übertragung ferritischer Partikel durch Werkzeuge, die zuvor für Schwarzstahl verwendet wurden
• Anlassfarben durch thermische Prozesse
• Bildung carbidischer Ausscheidungen in Wärmeeinflusszonen beim Schweißen
• mechanische Beschädigung der Oberflächen
• hohe Eigenspannungen infolge umformender oder spanender Fertigungsprozesse
• ungünstige Wärmebehandlung.

Auch wenn diese Aufzählungen keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben, verdeutlichen sie, dass die Verarbeitung nichtrostender Stähle anspruchsvoll ist.

Häufig werden nichtrostende Stähle in Bereichen eingesetzt, in denen erhöhte Anforderungen an die hygienischen Zustände der Oberflächen gestellt werden. Hier ist es erforderlich, die eingesetzten Reinigungs- und Desinfektionsmedien und -technologien sowohl auf die zu verarbeitenden Produkte als auch auf die eingesetzten Anlagenwerkstoffe abzustimmen. Unverträglichkeiten führen hier ebenfalls schnell zur Störung der Passivschichten auf den Werkstoffoberflächen, woraus wiederum Korrosionsangriffe und letztlich -schäden resultieren können.