100 Jahre Edelstahl - 125. Geburtstag von Eduard Maurer

(03. November 1886 – 21. Februar 1969)


Wissenschaftliche Studie, 2012
77 Seiten

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Interpretation - Nichtrostender Stahl. Nichtrostender Stahl. Edelstahl. Qualitätsstahl

100 Jahre Edelstahl

Entwicklung der Weltstahlproduktion und Produktionsmenge nichtrostender Stähle

Einteilung der nichtrostenden und Edelstähle nach ihrem Gefügeaufbau

Ausgewählte Eigenschaften nichtrostender Stähle nach DIN EN 10088-3

Daten zur Geschichte der nichtrostenden Stähle

Anwendungsbeispiele für Edelstahl Rostfrei

Innovative Anwendungsbeispiele für Edelstahl Rostfrei

125. Geburtstag von Eduard Maurer

Erste Patentschriften zu nichtrostenden Stählen, die Väter der Edelstähle

US-Patent USP No. 1,197,256, Harry Brearley, Sheffield, 1916

US-Patent USP No. 1,316,817, Benno Strauss, of Bredeney, Germany, 1919

US-Patent USP No. 1,299,404, Elwood Haynes, of Kokomo, 1919

Literaturüberblick

Beiträge von und über Professor Dr. Eduard Maurer im Schrifttum

Abkürzungen und wichtige Begriffserläuterungen

Vita des Autors

Veröffentlichungen des Autors

Abstract

Einleitung

Anlass dieser Veröffentlichung ist das Jubiläum 100 Jahre nichtrostende Stähle. Mit ihr sollen ihre Entwicklung, Bedeutung wie auch Schöpfung als Erfolg vieler Väter gewürdigt werden. Fachliches, Historisches, Innovatives, Interessantes über nichtrostende Stähle, insbesondere den eigentlichen Schöpfer der Edelstähle, Eduard Maurer, vor 100 Jahren, wie auch weiterer im Schrifttum als Urheber der ER Stähle benannte Metallurgen, sind Inhalt dieses Buches.

Mit dem vorliegenden Werk wird das Ziel verfolgt, nicht nur den Fachleuten, sondern auch Ingenieuren, Konstrukteuren, Architekten, Planern, Designern und Kunsthandwerkern sowie darüber hinaus allen Interessierten, Laien, Lernenden und Studierenden sowohl den Einblick in den Wissensschatz der nichtrostenden Stähle wie auch den Überblick über das in ihnen steckende außergewöhnliche Potential und die Bandbreite ihrer Verfügbarkeit zu geben.

In das Buch wurde zur Objektbeschreibung eine Gliederung der nichtrostenden Stähle gemäß EN 10088-1 [1] wie auch nach François Cardarelli [2] aufgenommen, die diese auf der Basis ihrer metallurgischen Phasen bzw. Mikrostruktur beschreibt. Damit wird dem Leser zur Kenntnis gebracht, die im Fokus stehenden Edelstähle Rostfrei gliedern sich in vier Gruppen:

- austenitische korrosionsbeständige Stähle, - ferritische korrosionsbeständige Stähle, - austenitisch-ferritische korrosionsbeständige Stähle, - martensitische und ausscheidungshärtende korrosionsbeständige Stähle.

Die vorliegende Arbeit betrachtet die nichtrostenden Stähle nicht nur beim üblichen Einsatz, sondern sie gibt von ihrem Aufbau aus auch Auskünfte zum gebrauchssicheren bis hin zum körperverträglichen und gesundheitsschützenden Charakter der Edelstähle, im Einzelnen für

- Parks, Anlagen, Kunst und Spiel,
- Stadtbereiche, Fußgängerzonen, Plätze, Wegeführung und Begrenzung,
- Öffentlichen Verkehr, Geländer, Treppen, Fußgängerbrücken,
- Sanitärbereiche, Sportstätten, Wellnesslandschaften, Freizeitzonen,
- Fassaden und Gebäudehüllen, Dachentwässerung und Dachzubehör,
- Innovatives Design, futuristische Architektur, kreativer Schmuck,
- Tafelschmuck, Edelstahlbestecke, Kochtöpfe, Pfannen, Bräter, Küchenhelfer, - Industrie, Gewerbe, Spezialeinrichtungen, Institute, kosmischer und strategischen Bedarf.

Bewusst eingebunden in das Buch sind auch die ersten Patentschriften zu den nichtrostenden Stählen, da sie einige Väter der Edelstähle und ihre Ansprüche, außer Eduard Maurer, nennt.

Möglich wurde diese Publikation insbesondere durch die hilfreiche, kostenlose Zusendung von Merkblättern, Dokumentationen, Sonderdrucken durch die Informationsstelle Edelstahl Rostfrei, ISER, Düsseldorf, dem vom Damstahl (DK) unentgeltlich überlassen, von Claus Qvist Jessen verfassten Fachbuch „Nichtrostender Stahl und Korrosion“, die sehr nützliche Bereitstellung der für die bearbeiteten Themen ꞌEdelstähleꞌ und ꞌEduard Maurerꞌ gewünschten Quellen und Patente durch die Mitarbeiterinnen der Universitätsbibliothek der Technischen Universität Chemnitz und dem Patentinformationszentrum (PIZ) an der TU Chemnitz.

Nichtrostender Stahl.

Interpretation - Nichtrostender Stahl

„Nichtrostender Stahl stellt eine der großen technischen Errungenschaften des Letzten Jahrhunderts dar. Wenn man eine Hitliste der wichtigsten Legierungen erstellen will, wird nichtrostender Stahl ganz oben stehen. Heutzutage ist eine Molkerei oder eine Pharmaproduktion nicht mehr vorstellbar, die nicht vollständig aus nichtrostendem Stahl besteht. Nichtrostender Stahl ist ein Evergreen.

Leider ist nichtrostender Stahl nicht immer hundertprozentig rostfrei. Bei entsprechenden Bedingungen kann der Stahl von unterschiedlichen Formen der Korrosion befallen werden. Die Probleme sind aber wesentlich einfacher zu beheben, wenn man deren Ursachen kennt. Man muss stets den richtigen Stahl für den jeweiligen Zweck wählen, ihn richtig bearbeiten und die richtige Oberflächenbehandlung anwenden. Wenn man nichtrostenden Stahl richtig anwendet, hält er ewig“ [1]. Den Beweis dazu liefert Claus Qvist Jessen (Damstahl) in seinem Buch „Nichtrostender Stahl und Korrosion“ mit vielen Fakten und elitären Beispielen [1].

Nichtrostender Stahl.

Die ISER [2] definiert: „Nichtrostender Stahl ist eine Gruppe von Fe-Legierungen mit ≥ 10,5 % Cr und ≤ 1,2 % C. Sie bilden eine sich selbst wiederherstellende Oberflächenschicht (ꞌPassivschichtꞌ), die dem Werkstoff seine hohe Korrosionsbeständigkeit verleiht.“

Edelstahl.

Edelstahl sind legierte wie auch unlegierte technische Stähle mit besonderem Reinheitsgrad, geringen Anteilen nichtmetallischer Einschlüsse [3], deren Schwefel- und Phosphorgehalt den Gehalt von 0,025 % nicht überschreitet [4], [5] und mit einer besonderen Verfahrensweise erschmolzen werden [6]. Dies vermitteln sowohl Dubbels Taschenbuch Maschinenbau [3] wie auch die DIN EN 10020 [4] und Friedrich Eisenkolb [5]. Und nach Stephan Hasse [7] sind „Edelstähle Stähle, die sich durch besondere Eigenschaften von den normalen Massen und Qualitätsstählen unterscheiden“ und „hochwertige Baustähle, ferner Werkzeug-, Schnellarbeits-, verschleißfeste und Wälzlagerstähle sind Stähle mit besonderen magnetischen Eigenschaften, nichtrostende und hitzebeständige Stähle, welche sich durch besondere physikalische Eigenschaften auszeichnen, gehören.“

Qualitätsstahl.

Qualitätsstähle sind unlegierte und legierte Stähle, für die kein gleichmäßiges Ansprechen auf eine Wärmebehandlung und keine Anforderungen an die Reinheit bezüglich nichtmetallischer Begleitelemente vorgeschrieben sind [8]. Meist haben sie maximal zulässige Einschlüsse von Phosphor und Schwefel bis zu 0,035 % (z.T. bis 0,045 %) aufweisen [9].

100 Jahre Edelstahl.

Mehr als ein Part in der Datenline wert ist folgende Tatsache: Eine Wurzel früher Versuche zur Erzeugung von Edelstählen führt auch in das von Johann Heinrich August Bleckmann (1826-1891) im Jahre 1862 in und bei Mürzzuschlag a.d. Mürz (Steiermark, A) gegründete Edelstahlwerk „Phönix Stahlwerke Joh. E. Bleckmann“ in dem seit 1899 Max Mauermann (1868-1929), der zuvor Chefchemiker in der Bismarckhütte bei Kattowitz (OS) war. Auf „Phönix“ hatte er beste Voraussetzung für diesbezügliche Tests, denn da unterstanden ihm anfangs drei Tiegelgussstahlöfen und das chemische Laboratorium.

Förderlich für die Entwicklung der Edelstähle war außerdem, dass Max Mauermann zum einen 1916 zum Direktor des Stahlwerkes sowie der Forschungs- und Versuchsanstalt bestellt wurde und zum anderen er ab 1924, nach der Fusion der Bleckmann-Stahlwerke AG mit der Schoeller-Stahlwerke AG zur Schoeller-Bleckmann-Stahlwerke AG, in Ternitz (NÖ) wie auch ab 1927 in der GD Wien technischer Fachberater war. Anregungen für seine Tests, nichtrostende Cr-Ni-Stähle zu erschmelzen, kamen zusätzlich aus einer 1910 von der Poldi-Hütte in Kladno (Böhmen, CZ) vorgenommenen Patentanmeldung ÖP: 64 009 (s.S. 47) auf einen korrosionsbeständigen Gewehrlaufstahl (mit ca. 10 % Ni, max. 0,25 % C). Auf ihn gehen ebenso die Stahlmarken „Phönix Edelweiß MM“, „Phönix Edelweiß MA“, „Phönix Edelweiß MAT“ und gilt als (ein, d.A.) Erfinder des nichtrostenden Edelstahl [1], [2]. Einige davon gibt Dr. techn. Franz Ritter, Leoben-Linz, in [3]: Phönix-Edelweiß MM 1-4, Fe, 13-16 Cr; Phönix-Edelweiß ARH 8, Fe, 13-16 Cr (Cr-Stähle, untereutektoid); Phönix-Edelweiß MA 1-3, Fe, 0,1 C [4] 18 Cr; 8 Ni (18/8 Cr-Ni-Stähle, austenitisch, nicht kornzerfallsicher).

Mauermanns zielgerichteten Experimente führten bereits im September 1912 zu der genialen Erfindung nichtrostender Chrom-Nickel-Stähle und Chromstähle [5], insbesondere zu einem gut wärmebehandlungsfähigen, bearbeitbaren, korrosionsbeständigen Cr-Ni-Stahl (mit 9 % Cr und 3 % Ni). Erstmals der Öffentlichkeit gezeigt wurde dieser Werkstoff 1913 auf der Adria-Ausstellung in Wien [1], [2]. Von ihm wurden in Folge „Edelstähle verbessert, vor allem Schnelldrehstähle, schusssichere Stähle für Panzerplatten, Schutzschilde und dergleichen Von ihm wurden daneben auch Technologien zur Erschmelzung von Schnellarbeitsstählen [1].

Zeitnah (Ende 1912) erhielt auch Clemens Pasel bei Krupp (Essen) auf zwei erworbene Patente auf nichtrostende Stähle, wofür die Fa. Kupp das österreichische Patent 71 693 (s.S. 52/53) nahm. Aber das Vorbenützungsrecht erhielt die Fa. Schoeller-Bleckmann (A) erst 1929 vom ÖPGH [1]. Erster Nutzer von Kruppschen Edelstahl war, wie aus einem im Juli 1915 von Benno Strauß dem Direktorium vorgelegten Bericht hervorgeht, das Unternehmen Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG, welches bis Mitte 1914 rund 18.000 Kilogramm der Kruppschen Stahlmarke V2A und von 1914 bis 1915 rd. 56.000 Kilogramm orderte [6]. Welchen Lauf die Entwicklung der Weltstahlproduktion, inklusive der nichtrostenden Stähle von 1880 bis 2011 nahm, bringt die folgende Zusammenstellung auf Seite 5 sehr deutlich zum Ausdruck.

Entwicklung der Weltstahlproduktion und Produktionsmenge nichtrostender Stähle.

Hier wird mit Fakten, Daten und Tabellen ein Überblick zur weltweiten Entwicklung der Stahlindustrie gegeben. Nach den Angaben in [1] wurden 2011 auf der Welt 1.514,7 Mio. Tonnen Stahl produziert, 2010 waren es 1.418,7 Mio. Tonnen. Mit 683,3 Mio. t hat die VR China den bedeutendsten Anteil, es folgen Japan mit 107,6 Mio. t, die USA mit 86,2 Mio. t, Indien mit 72,2 Mio. t, Russland mit 68,7 Mio. t. Von den 27 Staaten der Europäischen Union wurden 177,4 Mio. t produziert, wobei die deutschen Stahlproduzenten mit 44,3 Mio. t beteiligt sind. Für 1880 bis 2011 stehen in den Statistiken folgende Werte zu Buche.

Jahr 1880 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2011

Tonnen 4,0 28,3 60,3 72,5 95,1 140,6 191,6 346,4 595,4 715,6 770,5 848,9 1418,7 1514,7

In diesen erfassten Daten ist auch die Produktion von nichtrostendem Stahl 1914 mit bloßen 18.000 Kilogramm enthalten, die innerhalb von rund 100 Jahren bis zum Jahre 2011 auf 33,8 Millionen Tonnen anwuchs [2]. Rost-, säure- und hitzebeständige Stähle sind in der obigen Tafel inmitten der 1980er Jahre mit erzeugten rund 8 Millionen Tonnen aus der westlichen Welt und mit rund einer Millionen Tonnen aus den sozialistischen Ländern enthalten. Ende 1986 waren die Haupterzeuger Japan mit 2.6 Mio. t, die USA mit 1,6 Mio. t, die BRD mit 0,9 Mio. t am Gesamtaufkommen beteiligt [3]. Nichtrostender Stahl ist im Jahr 2001 mit einem Anteil von 19,2 Mio. t und 2006 mit 28,4 Mio. t beteiligt [4]. Für das Jahr 2011 wurde die Statistik vom ISSF (Brüssel, B) [5] in die nachfolgende Tafel eingestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Nichtrostender und hitzebeständiger Stahl, Rohstahlproduktion (Barren, Brammen)

Einteilung der nichtrostenden und Edelstähle nach ihrem Gefügeaufbau.

Auf Grund ihres Mikrogefüges [1] - [3], werden die nichtrostenden Stähle und Edelstähle in ferritische, martensitische, austenitische, ferritisch-austenitische sowie ausscheidungshärtende Edelstähle eingeteilt, wie sie u.a. im Materials Handbook [4] von Zapffe klassifiziert sind. Die Stähle der letzteren Gruppe sind auch als Precipitation Hardening bekannt [1]. Ihre „Haupteigenschaften sind hohe Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, niedrige Lebensdauerkosten, attraktives Aussehen, Lebensmitteltauglichkeit, hohe Festigkeit, gute Verarbeitbarkeit, leichte Reinigung, vollständige Recyclingfähigkeit“ [2].

Martensitische nichtrostende Stähle.

Historisch betrachtet gehören die martensitischen nichtrostenden Stähle mit zu den ältesten Stahlsorten [1]. Martensitische Edelstähle mit 11,5 bis 19,0 % Cr-Gehalt und ≥ 0,1 % C- Anteil [3], erhalten durch Abschrecken von 950-1.050 °C aus dem austenitischen Bereich ihre Härte und besitzen vergütet eine hohe Festigkeit. Hochgekohlte Martensite (0,65 bis 1,2 % C) können bis 1.000 HV aufweisen. Solche Stähle sind sehr gut geeignet für Messer, Scheren, Rasierklingen, Chirurgie- und Zahnarzt-Instrumente [1]. Sie haben insbesondere nach [1] bis [5] folgende detaillierte Kennzeichen:

- steigender C-Gehalt liefert höhere Härte (0,1 M-%, HRC 40; 1,0 M-%, HRC 60 [3])
- hohe Verschleißfestigkeit und Schneidhaltigkeit
- nach dem Härten nicht plastisch verform- und schweißbar
- Härten macht spröde wie Glas
- intensiver Wärmeeinfluss führt zum Härteverlust und ferritischer Mikrostruktur
- für den Einsatz als Baustahl für Gebäude ungeeignet
- relativ geringe Korrosionsbeständigkeit
- Oberflächenbeschaffenheit bestimmt Korrosionsbeständigkeit mit
- bei Ni-martensitischen Stählen wird die Rolle des C vom Ni übernommen [3]
- Vergüten liefert eine große Variationsbreite der Festigkeitseigenschaften, wie Zugfestigkeit, Dehnung, 0,2 % Dehngrenze, Einschnürung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auswahl nichtrostender martensitischer Stähle aus [1].

Ferritische nichtrostende Stähle.

Klassifiziert werden die Ferrite in die Gruppen mit etwa 11 bis 13 % Cr und mit etwa 17 % Cr. Von ihnen gelten ferritische nichtrostende Stähle mit 10,5 bis 13 % Cr-Anteil nur als korrosionsträge, deshalb sind sie oft da eingesetzt, wo es überwiegend auf lange Lebensdauer, hohe Sicherheit, spärliche Wartung, geringes Äußeres ankommt, wie z.B. im Container-, Waggon- und Fahrzeugbau [1]. Bei etwa 17 % Cr-Anteil zeigen diese Stähle eine bessere und mit 1 % Mo eine weiter erhöhte Korrosionsbeständigkeit und mit den Karbidbildnern Ti oder Nb nicht nur Beständigkeit, sondern auch Stabilität gegenüber intergranularer Korrosion [2].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auswahl nichtrostender ferritischer Stähle aus [1].

Für ferritische nichtrostende Stähle gelten folgende Kennzeichen; nach [1-5] haben (sind) sie:

- eine kubisch-raumzentrierte (k.-r.-z.) Mikrostruktur, E.: body-centered cubic (BCC)

- einen sehr niedrigen C-Gehalt von ≤ 0,050 %, meist keinen Ni-Anteil

- bei Cr-Gehalten ≥13, insbesondere ≤ 17 % Cr, hohe Korrosionsbeständigkeit

- bei Ti- und Ni-Zusätzen verbesserte Schweißeignung

- geringe Wärmedehnung und relativ hohe Leitfähigkeit

- Bruchdehnung von mindestens 20 %

- hervorragenden kaltverformbar, bei nur geringer Rückfederung beim Biegen

- streckverformbar, gering schlagzäh bei kryogenen Temperaturen

- ohne Ni nicht durch Abschrecken härtbar,

- nur moderat durch Kaltverformung härtbar, daher lauter immer geglüht eingesetzt
- haben geglüht ca. 50% höher Festigkeit als Kohlenstoffstähle
- alle stark magnetisch
- Grundgefüge bleibt bis zum Schmelzpunkt bei genügend Cr und Mo

- wegen nickelfreiem Aufbau relativ kostengünstig

- beständig gegenüber durch Chlor verursachbare Spannungsrisskorrosion (SRK)

- insbesondere bei stabilisierten Ferriten für Materialdicken bis nur 3 mm relevant

Angewendet werden und geeignet sind nichtrostende ferritische Stähle hauptsächlich als:

- Dünnbleche für Kühlschranktüren, Verkleidungen, Trittbleche sowie Türgriffe
- Catering und Lebensmittelbranche, beispielsweise Dunstabzugshauben
- Auto- und Buskarosserien sowie Leitplanken
- Warmmaterial in Öfen- und Reaktoren [1]

Austenitische nichtrostende Stähle.

Austenitische Edelstähle sind Fe-Cr-Ni-(Mo-)Legierungen mit Anteilen von mindestens 16 % Cr, ≥ 8% Ni, ≤ 0,10 % C [1], [2], teilweise haben sie einem geringen Zusatz von Mo. Bei Austeniten säurebeständig liegt der Mo-Anteil bei 2,0 bis 4,0 % und Superausteniten bei 3,0 bis 7,0 % Mo [1]. Nach Marc Albert Eduard Harzenmoser [3] sind mit 1 % N Streckgrenzen von 750 MPa, bei guter Zähigkeit und besserer Lochfrassbeständigkeit, zu erreichen. Eine Auswahl aus der bedeutendsten Gruppe nichtrostender Stähle [1], wie die Austenite, säurebeständigen Austenite, Superaustenite, wärmebeständigen Austenite zeigen die Tabellen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auswahl nichtrostender austenitischer Stähle, Auszug aus [1].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auswahl nichtrostender austenitischer säurebeständiger Stähle, Auszug aus [1].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auswahl nichtrostender superaustenitischer Stähle, Auszug aus [1].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auswahl nichtrostender austenitischer wärmebeständiger Stähle, Auszug aus [1].

Für austenitische nichtrostende Stähle lassen sich aus [1-5] folgende detaillierte Kennzeichen zur Kenntnis bringen, nämlich, sie haben (sind):

- am korrosionsbeständigsten, Cr- und Mo-Anteile steigern diese spürbar - kubisch-flächenzentrierte (k.-f.-z.) Mikrostruktur, E.: face-centered cubic, (FCC)
- unmagnetisch und nach Kaltverformung leicht magnetisch
- hohe Bruchdehnung, große Zähigkeit, keine Kaltversprödung
- gute Kriecheigenschaften bei sehr hohen Temperaturen
- thermisch nicht härtbar
- hervorragende mechanische Eigenschaften bei extremen Temperaturen
- erhöhte Festigkeit, auch bei niedrigen Temperaturen bei dosierten N-Anteilen
- relativ hohe Wärmedehnung und geringe Wärmeleitfähigkeit - sehr gut kaltumformbar, mit günstigen Tiefzieh- und/oder Streckzieh- wie auch
Abkanteigenschaften
- härter und fester nach Kaltverformung - gut schweißbar und korrosionsbeständig
- anfällig in Chlormedien auf Spannungsrisskorrosion
- keine intergranulare Korrosionsneigung nach Schweißen bei niedrigen C-Gehalten oder definierten Ti-Anteilen
- höhere Festigkeit (auch Kaltverfestigung) bei höheren C-Gehalten
- verbesserte Streckziehfähigkeit bei erhöhten Ni-Gehalt (12 %)
- als CrNi-Stähle mit ≥ 8 % Ni besonders günstige Kombination von Verarbeitbarkeit,
mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit
- hochtemperaturbeständiger, oxidationsbeständiger durch höhere Cr- und Ni-Gehalte
- kaltzähes Material kann für Temperaturen bis -269 °C eingesetzt werden

Anwendung finden austenitische nichtrostende Stähle für Spülbecken, Bestecke, Kochtöpfe, Türgriffe, Molkerei-, Lebensmittel-, Pharmaanlagen, Reaktoren, Getränke- und Brauereitanks, Bauelemente, Verkleidungen und Bedachungen (z.B. Hangars). Die wohl vortrefflichsten Verarbeitungen sind die beim 1928/1930 erbauten 319 m hohen Chrysler Building in New York, USA; am 31. August 1999 eröffneten 452 m hohen Petronas Twin Towers von Kuala Lumpur (MAL); in Brüssel (B), 2004/2006 restaurierten, zur WA „Expo ´58“ geschaffenen Atomium, eine Nachbildung der k.-r.-z. EZ des Alpha-Eisens in 165-Milliarden-facher Vergrößerung (102 m hoch, aus neun Kugeln von 23 m Durchmesser bestehend, verbunden mit zwanzig 23 m langen Röhren von 330 cm Durchmesser); 828 m hohen, am 4. Januar 2010 eröffneten Burj Khalifa in Dubai, VAE, und möglicherweise auch beim 634 m hohen, am 22. Mai 1912 in Japans Hauptstadt Tokio freigegebenen Fernseh- und Rundfunksendeturm.

Austenitisch-ferritische Edelstähle – Duplexstähle.

Austenitisch-ferritische Edelstähle, auch Duplex-Stähle genannt, haben hohe Dehnbarkeit mit gleichzeitig verbesserter Korrosionsbeständigkeit. Sie finden deshalb eigens in der Off-Shore-Technik Verwendung [1], [4]. Eine Auswahl dieser Werkstoffe zeigt die folgende Tabelle.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auswahl nichtrostender ferritischer-austenitischer Stähle, Auszug aus [1].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auswahl nichtrostender superferritisch-austenitischer Stähle (Superduplex Stähle) aus [1].

Folgende bedeutenden Eigenschaften kennzeichnen ferritisch-austenitische Stähle nach [1, 2]:

- sehr hoher Cr- (20-25 %), mittlerer Ni- (1-7 %) und Mo-Gehalt (1-4,5 %)

- meist ausgewogenes austenitisch-ferritische Gefüge

- Cr und Mo schaffen eminente Abwehr gegen Lochfraß, Spaltkorrosion, SRK

- halb so magnetisch wie die Ferrite

- kann nicht durch Abschrecken gehärtet werden

- hat hohe Fließspannung, gute Eignung als Konstruktionswerkstoff

- hohe Festigkeit erschwert mechanische Verarbeitung

- höchstlegierte weisen Neigung zu intermetallischen Phasen auf

- besitzen uneingeschränkte Schweißbarkeit
- breites Anwendungsspektrum: Chemie-Apparatebau, Offshore- und Umwelttechnik

Ausscheidungshärtender nichtrostender Stahl, (Precipitation Hardening, PH)

Ausscheidungshärtende nichtrostende Stähle, die PH-Stähle, haben i.R. die folgenden Anteile.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ausscheidungshärtender nichtrostender Stahl (Precipitation Hardening) aus [1].

Die kennzeichnenden Eigenschaften der Stähle nach [1, 2] sind:

- ausgefallener, korrosionsfester Werkstoff (für Golfschlägerköpfe, Kettenglieder, Achsen, oft auch offshore sehr gut geeignet)
- Cu oder Al sorgen für intermetallische Ausscheidungen
- ohne Wärmebehandlung nicht schweißbar, versprödet bei tiefen Temperaturen

In der Praxis lassen sich nach C.-A. Zapffe [1] mit empirischen Werten der Ni- und Cr-Äquivalente im Allgemeinen die relative Stabilität aus Austenit und Ferrit beurteilen, wobei diese wie folgt definiert sind:

Ä(Ni) = wNi + 30 x wCo + 0,5 wMn,

Ä(Cr) = wCr + wMo + 1,5 wSi + 0,5 wMn,

wobei w, den Massenanteil des chemischen Elements durch den Index angibt.

Type Stainless Steels Typical composition

Martensitic stainless steels 12,0–18,0 wt. % Cr; carbon < 1.2 wt. % C Ferritic stainless steels 17,0-30,0 wt. % Cr; carbon < wt. 0.2 % C Austenitic stainless steels 18,0-25,0 wt. % Cr; 8,0-20,0 wt. % Ni Duplex stainless steels 18,0-26,0 wt. % Cr; 4,0-7,0 wt. % Ni 2,0-3,0 wt. % Mo Precipitation-Hardening

(H-P) stainless steels 12,0-30,0 wt. % Cr: (Al, Ti, Mo)

Klassifikation der nichtrostenden Stähle nach ihrer Mikrostruktur [1].

Die Gebiete nichtrostender martensitischer, ferritischer, austenitischer wie auch ferritisch-austenitischer (Duplex-)Stähle vermittelt das folgende Schaeffler constitutions diagramm [2].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Ausgewählte Eigenschaften nichtrostender Stähle nach DIN EN 10088-3.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[1]

Ausgewählte Eigenschaften nichtrostender Stähle nach DIN EN 10088-3 [1].

Auf Grund der ausnehmenden aufgezeigten Materialeigenschaften ist Edelstahl Rostfrei weit verbreitet, was auch die ausgewählten repräsentativen Beispiele (S. 20/24) zeigen. Den aktuellen Stand der Technik hochlegierter, nichtrostender, hitzebeständiger Stähle zeigt u.a. auch das „Handbuch Konstruktionswerkstoffe Auswahl, Eigenschaften, Anwendung“ [2].

[1] DIN EN 10088-3 2005-09: Nichtrostende Stähle - Teil 3: Technische Lieferbedingungen für Halbzeug, Stäbe, Walzdraht, gezogenen Draht, Profile und Blankstahlerzeugnisse aus korrosionsbeständigen Stählen für allgemeine Verwendung (ISER: Normen); [2] Moeller, E.: Hb. Konstruktionswerkstoffe, M: Carl Hauser 2008.

Daten zur Geschichte der nichtrostenden Stähle.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Daten zur Geschichte der nichtrostenden Stähle.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Daten zur Geschichte der nichtrostenden Stähle.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Daten zur Geschichte der nichtrostenden Stähle.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Daten zur Geschichte der nichtrostenden Stähle.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Daten zur Geschichte der nichtrostenden Stähle.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Daten zur Geschichte des nichtrostenden Stahls [1] bis [18].

Eine aktuelle, überaus detaillierte Zeittafel zur Geschichte der nichtrostenden Stähle von ihren Anfängen bis in die Gegenwart, mit Akribie von Harold M. Cobb, ASM International®, The Material Information, Materials Park, Ohio, USA, verfasst [1], [3] liefert dem Interessierten breitere und tiefere Einsicht in die Historie die Entwicklung dieser Stähle.

In einer hundertjährigen Entwicklung der nichtrostenden Stähle ergibt sich die nachfolgende relative Bedeutung der Edelstahl-Applikationen nach Arthur C. Reardon in dem Buch „Metallurgy fort he Non-Metallurgist“.

[...]


[1] DIN EN 10088-3 2005-09: Nichtr. Stähle;

[2] Cardarelli, F.: Materials Handbook, London: Springer 2008.

[1] Jessen, C. Q.: Nichtrostender Stahl und Korrosion, Forlaget Møller & Nielsen 2011, vgl. a. Damstahl – a member of the NEUMO-Ehrenberg-Group, http://www.damstahl.de (IA: 27.05.2012);

[2] MB 803: Was ist nichtrostender Stahl?, D: ISER;

[3] Grote, K.-H.; Feldhusen, J.: Dubbel: Tb. Mb., Einteilung Stähle DIN EN 10020, B, HD, NY: Springer 2007;

[4] DIN EN 10020:2000-07: Begriffsbest. Eint. Stähle;

[5] Eisenkolb, F.: Einf. Wk, Bd. III, Edelst., B: V. Technik 1961;

[6] Schöller, Bleckmann, Goslar (IA: 13.06.2012);

[7] Hasse, St.; Brunhuber, ES.: GL, Edelstahl, B: FV Schiele & Schön 2001;

[8] Bargel, H.-J.; Schulze, G.: Werkstoffk., VDI, B, HD: Springer 2008;

[9] Gobrecht, J.: Werkstofft. - Metalle, M: WV Oldenbourg: 2006.

[1] Mauermann, M., http://www.deutsche-biographie.de/sfz59188.html (IA.: 01.06.2012);

[2] Mauermann, M.: http://www.austria-lexikon.at/af/AEIOU/Mauermann,_Max (IA: 01.06.2012);

[3] Ritter, F.: Korrosionstabellen metallischer Werkstoffe, Wien: Springer 1952;

[4] Ritter, F.: Korrosionstabellen metallischer Werkstoffe, Wien: Springer 1958; Edelstahl – Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Edelstahl (IA.: 22.05.2012);

[5] Höppner, W.: Nachruf Max Mauermann, StuE 49 (1929), Nr. 35, S. 1296.;

[6] Krainer, H.: Bericht Nr. 50 des Geschichtsausschusses des VDEh, StuE 82(1962), Nr. 22, S. 1527/1540.

[1] Stahl/Tabellen und Grafiken: http://de.wikipedia.org/wiki/Stahl/Tabellen_und_Grafiken (25.05.2012);

[2] MMP Metall-Manufaktur Pelckmann, www.metallentertainment.de/index2.html(IA: 13.06.2012); [3] Graf, H.; Eich, G.: 75 Jahre nichtrostende Stähle, StuE 107 (1987), Nr. 25, 26, S. 1187/1195.

[4] Jessen, C. Q.: Nichtrostender Stahl und Korrosion, Forlaget Møller & Nielsen 2011; [5] http://www.worldstainless.org/crude_steel_production/crude_2011 (IA: 12.06.2011).

[1] Jessen, C. Q.: Nichtrostender Stahl und Korrosion, Forlaget Møller & Nielsen 2011;

[2] MB 803: Was ist nichtrostender Stahl?, ISER,

[3] ER – Eigenschaften, MB 821, D: ISER 2012;

[4] Cardarelli, F.: Materials HB., London: Springer 2008.

[5] ES: http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/.../eisen.htm#7(IA: 1.6.12).

[1] Jessen, C. Q.: Nichtrostender Stahl und Korrosion, Forlaget Møller & Nielsen 2011;

[2] MB 803: Was ist nichtrostender Stahl?, ISER,

[3] MB 821: Edelstahl Rostfrei – Eigenschaften, ISER;

[4] Eisen: Stahl, Edelstahl: http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/eisen/eisen.htm#7(IA:01.06.2012);

[5] Zapffe, C-A-.: Stainless Steels, American Society for metals. Second Edition, London: Springer 2008.

[1] Jessen, C. Q.: Nichtrostender Stahl und Korrosion, Forlaget Møller & Nielsen 2011;

[2] MB 803: Was ist nichtrostender Stahl?, ISER,

[3] Harzenmoser, M. A. E.: Massiv aufgestickte austenitisch rostfreie Stähle und Duplexstähle, Diss. ETH Zürich 1990; s.a.: MB 821: Edelstahl Rostfrei – Eigenschaften, ISER; Eisen: Stahl, Edelstahl: Fehler! Hyperlink-Referenz ungültig..

[1] Jessen, C. Q.: Nichtrostender Stahl und Korrosion, Forlaget Møller & Nielsen 2011;

[2] MB 803: Was ist nichtrostender Stahl?, ISER,

[3] MB 821: Edelstahl Rostfrei – Eigenschaften, ISER;

[4] Eisen: Stahl, Edelstahl: http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/eisen/eisen.htm#7(IA:01.06.2012);

[5] Totten, G.E. (ed.): Steel Heat Treatment Hb. Metallurgy a. Technologies. Boca Raton, US-FL: CRC Press Taylor & Francis Group 2007.

[1] Jessen, C. Q.: Nichtrostender Stahl und Korrosion, Forlaget Møller & Nielsen 2011; [2] MB 821: Edelstahl Rostfrei - Eigenschaften, ISER.

[1] After Zapffe, C.-A.: (1949) Stainless Steels, American Society for Metals (ASM), Materials Park, OH, p. 368;

[2] Stainless Steels Subject Guide…ASM, www.asminternational.org/.../SubjectGuideItem/..(IA: 26.6.12).

[1] 100 J. nichtrostender Stahl; www.stahl-online.de/.../_100_Jahre_nichtrostender_Stahl_-_Geschichte.php;

[2] ISSF, www.worldstainless.org; www.stainlesssteelcentenary.info (IA: 25.05.2012);

[3] ISER, www.edelstahl-rostfrei.de (IA: 25.05.2012);

[4] Bauen in ER, D: 861, D: ISER 2006;

[5] Jessen, C. Q.: Nichtrostender Stahl und Korrosion, Forlaget Møller & Nielsen 2011;

[6] ES Aktuell, ISER Düsseldorf Fehler! Hyperlink-Referenz ungültig. (IA: 19.06.2012);

[7] Stahl- Zentrum, http://de.wikipedia.org/wiki/Stahl-Zentrum (IA: 18.06.2012);

[8] Barcelona-Pavillon, de.wikipedia. org/wiki/Barcelona-Pavillon (IA: 18.06.2012);

[9] http://www.welt.de/reise/staedtereisen/article106198861/ Tokio-praesentiert-den-hoechsten-Turm-der-Welt (IA: 18.6.2012);

[10] Azerbaija Tower, Fehler! Hyperlink-Referenz ungültig. 1193/Weltrekord (IA: 18.06.2012);

[11] Fehler! Hyperlink-Referenz ungültig., www.dgm.de/ (IA: 19.06.2012),

[12] Walt Disney Concert Hall, http://de.wikipedia.org/wiki/Rostfreier_Stahl (IA: 20.06.2012);

[13] ISSF, http://www.worldstainless.org/ (IA: 20.06.2012);

[14] Cobb, H. M.: History of Stainless Steel, Ohio: ASM International® 2010;

[15] Stainless Steels Subject Guide…ASM, ES, www.asminternational.org/.../SubjectGuideItem/.. (IA: 26.06.12);[16] Zapffe, C. A.: Stainless Steels, Cleveland, US-OH, Am. Soc. for metals,books.google.de/books?isbn=1846286689...;

[17] Reardon, A. C.: Metallurgy for the Non-MetallurgistTM, Chap. 12, Stainless Steel, S. 291/31, OH: ASMI® 2011;

[18] Totten, G. E. (ed.): Steel Heat Treatment Handbook. Second Edition. Metallurgy and Technologies. Boca Raton, US-FL: CRC Press Taylor & Francis Group 2007.

Ende der Leseprobe aus 77 Seiten

Details

Titel
100 Jahre Edelstahl - 125. Geburtstag von Eduard Maurer
Untertitel
(03. November 1886 – 21. Februar 1969)
Veranstaltung
Technikgeschichte
Autor
Jahr
2012
Seiten
77
Katalognummer
V197254
ISBN (eBook)
9783656234678
ISBN (Buch)
9783656238492
Dateigröße
14828 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Edelstahl, Nichtrostender Stahl, NIROSTA, V2A, Eduard Maurer, Benno Strauß, Edelstahl Rostfrei (ER), Krupp-Stahl, Damstahl
Arbeit zitieren
Dipl.-Ing., Dr.-Ing. Wolfgang Piersig (Autor), 2012, 100 Jahre Edelstahl - 125. Geburtstag von Eduard Maurer, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/197254

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