1. Arten und Definitionen von Korrosion
Edelstahl bietet heute in zahlreichen industriellen Anwendungen eine zufriedenstellende Korrosionsbeständigkeit. Basierend auf der Nutzungserfahrung äußert sich die Korrosion von Edelstahl neben mechanischem Versagen hauptsächlich in lokaler Korrosion (z. B. Spannungsrisskorrosion, Lochkorrosion, interkristalline Korrosion, Korrosionsermüdung und Spaltkorrosion). Die durch diese lokale Korrosion verursachten Versagensfälle machen fast mehr als die Hälfte der Versagensfälle aus. Tatsächlich können viele Versagensunfälle durch eine vernünftige Materialauswahl vermieden werden.
Spannungsrisskorrosion (SCC): Ein allgemeiner Begriff, der das Versagen von Legierungen unter Spannung in korrosiven Umgebungen aufgrund der Ausbreitung scharfer Linien beschreibt. Spannungsrisskorrosion weist eine spröde Bruchmorphologie auf, kann aber auch in Materialien mit hoher Zähigkeit auftreten. Die notwendigen Bedingungen für das Auftreten von Spannungsrisskorrosion sind das Vorhandensein von Zugspannung (egal ob Eigenspannung oder äußere Spannung oder beides) und bestimmte korrosive Medien. Die Bildung und Ausbreitung von Mustern erfolgen ungefähr senkrecht zur Richtung der Zugspannung. Der Spannungswert, der Spannungsrisskorrosion verursacht, ist viel kleiner als der Spannungswert, der für den Materialbruch in Abwesenheit korrosiver Medien erforderlich ist. Auf mikroskopischer Ebene werden Risse, die durch Körner verlaufen, als transgranulare Risse bezeichnet, während Risse, die sich entlang der Korngrenzen erstrecken, als transgranulare Risse bezeichnet werden. Wenn sich Spannungsrisskorrosion bis zu einer bestimmten Tiefe ausdehnt (wo die Spannung im Querschnitt des Materials unter Last ihre Bruchspannung in Luft erreicht), bricht das Material gemäß normalen Rissen (normalerweise durch die Ansammlung mikroskopischer Defekte in duktilen Materialien). Deshalb wird der Querschnitt von Teilen, die aufgrund von Spannungsrisskorrosion versagen, charakteristische Bereiche mit Spannungsrisskorrosion und „Grübchen“-Bereiche aufweisen, die mit der Ansammlung von Mikrodefekten verbunden sind.
Punktkorrosion: Es handelt sich um eine örtlich begrenzte Form der Korrosion, die Korrosion verursacht.
Intergranulare Korrosion: Intergranulare Grenzen sind Grenzen ungeordneter Versetzungen zwischen Körnern mit unterschiedlicher kristallografischer Orientierung und stellen daher eine günstige Zone für Ausfällungen und Ablagerungen verschiedener gelöster Elemente oder Metallverbindungen (wie Carbide und δ) dar. Daher ist es nicht verwunderlich, dass Korngrenzen in bestimmten korrosiven Medien zuerst korrodieren können. Diese Art der Korrosion wird als intergranulare Korrosion bezeichnet und die meisten Metalle und Legierungen können in bestimmten korrosiven Medien intergranulare Korrosion aufweisen.
Spaltkorrosion: Dies ist eine Form lokaler Korrosion, die in Spalten auftreten kann, in denen die Lösung stagniert, oder auf abgeschirmten Oberflächen. Solche Spalten können sich an der Verbindung von Metall zu Metall oder von Metall zu Nichtmetall bilden, beispielsweise an der Verbindung von Nieten, Bolzen, Dichtungen, Ventilsitzen, losen Oberflächenablagerungen und Meeresorganismen.
Totale Korrosion: Ein Begriff, der das Korrosionsphänomen beschreibt, das auf der gesamten Oberfläche einer Legierung relativ gleichmäßig auftritt. Bei umfassender Korrosion wird das Material des Werkstücks durch Korrosion allmählich dünner, und sogar das Material korrodiert und versagt. Edelstahl kann in starken Säuren und Basen umfassende Korrosion aufweisen. Das durch umfassende Korrosion verursachte Versagensproblem ist nicht besonders besorgniserregend, da diese Art von Korrosion normalerweise durch einfache Eintauchtests oder durch Konsultation der Korrosionsliteratur vorhergesagt werden kann.
2. Korrosionsbeständigkeit verschiedener rostfreier Stähle
304: Dies ist ein vielseitiger Edelstahl, der häufig bei der Herstellung von Geräten und Komponenten verwendet wird, bei denen eine gute Gesamtleistung (Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit) erforderlich ist.
301: Edelstahl weist bei der Verformung eine erhebliche Kaltverfestigung auf und wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, bei denen eine hohe Festigkeit erforderlich ist.
302: Edelstahl ist im Wesentlichen eine Variante von 304 Edelstahl mit höherem Kohlenstoffgehalt, die durch Kaltwalzen eine höhere Festigkeit erreichen kann.
302B: Dies ist eine Edelstahlsorte mit hohem Siliziumgehalt, die eine hohe Beständigkeit gegen Oxidation bei hohen Temperaturen aufweist.
303 und 303Se: sind Automaten-Edelstähle, die Schwefel bzw. Selen enthalten und in Situationen eingesetzt werden, in denen vor allem leichtes Schneiden und hoher Oberflächenglanz erforderlich sind. 303Se-Edelstahl wird auch zur Herstellung von Teilen verwendet, die Warmstauchverfahren erfordern, da er unter solchen Bedingungen eine gute Warmverarbeitbarkeit aufweist.
304L: Dies ist eine Variante von Edelstahl 304 mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, die in Situationen verwendet wird, in denen Schweißen erforderlich ist. Der niedrigere Kohlenstoffgehalt minimiert die Ausfällung von Karbiden in der Wärmeeinflusszone in der Nähe der Schweißnaht, und die Ausfällung von Karbiden kann in bestimmten Umgebungen zu interkristalliner Korrosion (Schweißerosion) von Edelstahl führen.
04N: Es handelt sich um einen stickstoffhaltigen Edelstahl. Die Zugabe von Stickstoff dient der Verbesserung der Festigkeit des Stahls.
305 und 384: Edelstahl hat einen hohen Nickelanteil und eine geringe Kaltverfestigungsrate, weshalb er sich für verschiedene Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Kaltumformbarkeit eignet.
308: Edelstahl wird zur Herstellung von Schweißstäben verwendet.
309, 310, 314 und 330: Edelstahl hat einen relativ hohen Nickel- und Chromgehalt, um seine Oxidationsbeständigkeit und Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen zu verbessern. 30S5 und 310S sind Varianten von Edelstahl 309 und 310. Der einzige Unterschied ist ihr geringerer Kohlenstoffgehalt, um die Ausfällung von Karbiden in der Nähe der Schweißnaht zu minimieren. Edelstahl 330 hat eine besonders hohe Beständigkeit gegen Aufkohlung und Thermoschock.
316 und 317: Edelstahl dieser Art enthält Aluminium, sodass seine Beständigkeit gegen Lochkorrosion in der Schifffahrt und der chemischen Industrie deutlich besser ist als bei Edelstahl 304. Zu den Varianten von Edelstahl 316 gehören kohlenstoffarmer Edelstahl 316L, hochfester Edelstahl 316N mit Stickstoff und frei schneidbarer Edelstahl 316F mit hohem Schwefelgehalt.
321, 347 und 348 sind mit Titan, Niob, Tantal bzw. Niob stabilisierte rostfreie Stähle, die sich zum Schweißen von Komponenten eignen, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden. 348 ist ein für die Kernkraftindustrie geeigneter rostfreier Stahl, der bestimmten Beschränkungen hinsichtlich der Menge an Tantal und Bohrer unterliegt.