Kann Kohlenstoffstahl rosten?

JA. Ein großer Nachteil von Kohlenstoffstahl ist seine Anfälligkeit für Rost. Die Lektüre unseres Artikels wird Ihnen helfen zu verstehen, warum Kohlenstoffstahl rostet, wie man Rost verhindern kann und welche Metalle oder Legierungen weniger rostanfällig sind, damit Sie fundierte Entscheidungen über die Verwendung und Wartung des Materials treffen können.

Was ist Kohlenstoffstahl?

Kohlenstoffstahl ist eine Stahlsorte, die hauptsächlich aus Eisen und Kohlenstoff besteht, wobei der Kohlenstoffgehalt in der Regel zwischen 0,02% und 2,1% liegt und seine Leistungsmerkmale durch Anpassung des Kohlenstoffgehalts optimiert werden. Kohlenstoffstahl kann jedoch auch legierten Stahl mit Ausnahme von rostfreiem Stahl bedeuten.

Arten von Kohlenstoffstahl

Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (0,05% bis 0,25% Kohlenstoff): Kohlenstoffarmer Stahl hat eine gute Formbarkeit und Zähigkeit, aber eine geringe Festigkeit. Dieser Stahl ist weicher und leichter zu verarbeiten und eignet sich für Anwendungen, die eine gute Schweißbarkeit erfordern, wie z. B. Gebäudestrukturen und Autokarosserien.

Mittlerer Kohlenstoffstahl (0,25% bis 0,60% Kohlenstoff): Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt hat gute Gesamteigenschaften, aber schlechte Schweißbarkeit. Dieser Stahl hat eine hohe Festigkeit und Härte und eignet sich für die Herstellung mechanischer Teile und Strukturteile wie Lager und Zahnräder.

Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt (Über 0,60% Kohlenstoff): Kohlenstoffstahl ist sehr spröde und schwer zu schweißen, weist jedoch eine hervorragende Härte und Verschleißfestigkeit auf und wird häufig zur Herstellung hochfester Teile wie Messer, Werkzeuge und Federn verwendet.

Ist Kohlenstoffstahl rostbeständig?

Nein, Kohlenstoffstahl ist nicht rostfrei. Kohlenstoffstahl ist sehr rost- und korrosionsanfällig, wenn er Feuchtigkeit oder feuchten Umgebungen ausgesetzt ist, weil er nicht genügend Chrom enthält, das notwendig ist, um eine schützende Oxidschicht zu bilden, die Rost verhindert.

Kann Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt rosten?

Ja, kohlenstoffreicher Stahl ist anfällig für Rost. Wie andere Arten von Kohlenstoffstahl enthält er keine nennenswerten Mengen an Chrom (das in rostfreiem Stahl enthalten ist), so dass er keine schützende Oxidschicht bildet, die Rost verhindert. Wenn er Feuchtigkeit, Nässe oder korrosiven Umgebungen ausgesetzt wird, oxidiert er und bildet Rost.

Um Rost zu vermeiden, wird kohlenstoffreicher Stahl häufig beschichtet, lackiert oder mit Schutzlacken behandelt, oder es ist eine regelmäßige Wartung erforderlich, um die Korrosion zu minimieren.

Kann Kohlenstoffstahl in Wasser rosten?

Ja, Kohlenstoffstahl rostet im Wasser, insbesondere wenn er nicht durch eine Beschichtung oder einen Anstrich geschützt ist. Wenn Kohlenstoffstahl mit Wasser in Berührung kommt, insbesondere wenn Sauerstoff vorhanden ist, reagiert er zu Eisenoxid (Rost). Dieser Prozess beschleunigt sich in Salzwasser oder anderen korrosiven Umgebungen aufgrund der höheren Leitfähigkeit, die die Oxidation fördert.

Um das Rosten zu verhindern, kann Kohlenstoffstahl beschichtet, lackiert oder mit Rostschutzmitteln behandelt werden, wenn er in Umgebungen verwendet wird, in denen er häufig Wasser ausgesetzt ist.

Kann Kohlenstoffstahl im Freien rosten?

Ja, Kohlenstoffstahl rostet, wenn es der Außenumgebung ausgesetzt ist, insbesondere wenn es nicht richtig geschützt ist. Die Bedingungen im Freien, einschließlich Feuchtigkeit, Regen, Nässe und Sauerstoff, schaffen eine ideale Umgebung für die Bildung von Rost (Eisenoxid) auf Kohlenstoffstahl.

Zu den Faktoren, die das Rosten im Freien beschleunigen, gehören:

• Regen und Feuchtigkeit: Sie führen Feuchtigkeit ein, was die Oxidation beschleunigt.
• Temperaturschwankungen: Bei Temperaturschwankungen kann sich Kondenswasser bilden, was die Feuchtigkeitsbelastung weiter erhöht.
• Salz (in küstennaher Umgebung): Salzwasser oder salzhaltige Luft beschleunigen die Korrosion erheblich.

Um Rost vorzubeugen, wird im Freien verwendeter Kohlenstoffstahl häufig mit Schutzschichten wie Farbe, Verzinkung oder anderen rostbeständigen Beschichtungen versehen.

Rostet eine Pfanne aus Kohlenstoffstahl?

Ja, eine Kohlenstoffstahlpfanne kann rosten, wenn es nicht richtig gelagert oder gepflegt wird. Kohlenstoffstahl ist wie Gusseisen anfällig für Rost, wenn er Feuchtigkeit ausgesetzt ist oder nach dem Waschen nicht gründlich getrocknet wird.

Um Rost auf einer Kohlenstoffstahlpfanne zu verhindern:

1. Die Pfanne würzen: Durch das Würzen wird eine schützende Ölschicht auf die Pfanne gebacken, die eine Antihaft-Oberfläche bildet und sie vor Feuchtigkeit schützt.
2. Sofort trocknen: Nach dem Waschen sollte die Pfanne gründlich getrocknet werden, um jegliche Restfeuchtigkeit zu entfernen.
3. Öl auftragen: Nach jedem Gebrauch sollte eine leichte Ölschicht aufgetragen werden, um Rost zu vermeiden.

Falls sich doch Rost bildet, kann dieser in der Regel mit Stahlwolle oder durch Schrubben entfernt und die Pfanne anschließend neu versiegelt werden.

Warum rostet Kohlenstoffstahl?

Das Rostproblem bei Kohlenstoffstahl hängt hauptsächlich mit seiner chemischen Zusammensetzung und den Umgebungsbedingungen zusammen. Der Hauptbestandteil von Kohlenstoffstahl ist Eisen, das in einer feuchten oder sauerstoffhaltigen Umgebung anfällig für Oxidation ist.

Oxidationsreaktion

Eisen reagiert mit Sauerstoff unter Einwirkung von Sauerstoff und Feuchtigkeit zu Eisenoxid (Rost). Eisenoxid oxidiert weiter und bildet rötlich-braunen Rost.

Erweiterung des Rosts

Sobald sich Rost gebildet hat, nimmt er weiter Feuchtigkeit auf und oxidiert, wodurch der Korrosionsprozess fortgesetzt wird. Rost beschädigt nicht nur die ursprüngliche Schönheit des Metalls, sondern lässt auch das Material allmählich korrodieren, so dass die Metallstärke allmählich abnimmt und schließlich die Tragfähigkeit und Haltbarkeit des Metalls geschwächt wird.

Auswirkungen auf die Umwelt

Die Umweltbedingungen haben einen großen Einfluss auf die Korrosion von Kohlenstoffstahl. Beispielsweise beschleunigen hohe Luftfeuchtigkeit, Salzsprühnebel, saure Umgebungen usw. den Korrosionsprozess. 

Kohlenstoffstahl Korrosionsarten

Gleichmäßige Korrosion

Unter gleichmäßiger Korrosion versteht man die gleichmäßige Verteilung der Korrosion auf der Metalloberfläche, die in der Regel durch den langfristigen Kontakt des Metalls mit korrosiven Medien (wie Wasser oder sauren Gasen) verursacht wird. Gleichmäßige Korrosion führt zu einer allmählichen Abnahme der Metalldicke und beeinträchtigt die strukturelle Festigkeit.

Lokale Korrosion

Lokale Korrosion umfasst Lochfraß und Spaltkorrosion. Lochfraß tritt normalerweise als kleine Löcher auf der Metalloberfläche auf, während Spaltkorrosion in Rissen oder Spalten auf der Metalloberfläche auftritt. Lokale Korrosion neigt dazu, in bestimmten Bereichen konzentriert aufzutreten, was auf eine lokale Beschädigung der Schutzschicht oder eine ungleichmäßige Korrosionsumgebung zurückzuführen sein kann.

Spannungsrisskorrosion

Diese Art von Korrosion tritt an Metalloberflächen auf, die äußeren Belastungen ausgesetzt sind, insbesondere wenn sie korrosiven Umgebungen ausgesetzt sind. Spannungsrisskorrosion kann zu spröden Rissen und zum Bruch des Materials führen, was seine Leistungsfähigkeit erheblich beeinträchtigt.

Wasserstoffversprödung

Unter Wasserstoffversprödung versteht man die Anhäufung von Wasserstoff im Inneren des Metalls, die die Zähigkeit des Materials verringert und dann zu Sprödbrüchen führt. Dieses Phänomen tritt in der Regel bei Metallen in Wasserstoffumgebungen auf, z. B. bei Metallwerkstoffen, die in Wasserstoffverdichtungsanlagen verwendet werden.

Galvanische Korrosion

Galvanische Korrosion bezeichnet ein lokales Korrosionsphänomen, bei dem, wenn zwei Metalle mit unterschiedlichem Potenzial in einem korrosiven Medium miteinander in Kontakt kommen, das Metall mit dem niedrigeren Potenzial (Anode) aufgrund der Potenzialdifferenz schneller korrodiert, während das Metall mit dem höheren Potenzial (Kathode) langsamer korrodiert.

Entrosten von Kohlenstoffstahl

Mechanische Entfernung

Mit mechanischen Werkzeugen wie Schleifpapier, Drahtbürsten oder Schleifscheiben lässt sich Rost wirksam von der Oberfläche entfernen. Geeignet für leichten Rost. Mechanische Entfernungsmethoden sind schnell und effektiv, können aber kleine Kratzer hinterlassen, die das Aussehen des Metalls beeinträchtigen.

Chemische Entfernung

Das Einweichen oder Abwischen der Metalloberfläche mit einem chemischen Rostentferner oder einem säurehaltigen Reiniger (z. B. Phosphorsäure oder Salzsäure) kann den Rost auflösen. Achten Sie bei der Verwendung von chemischen Entfernern darauf, die Metalloberfläche nicht zu beschädigen und halten Sie sich an die Anweisungen. Chemische Entfernungsmethoden sind für große Flächen oder starken Rost geeignet.

Elektrolytische Entrostung

Der Rost wird mit Hilfe von Elektrolyt und elektrischem Strom durch das elektrolytische Verfahren entfernt. Diese Methode eignet sich für Metallteile mit komplexen Formen und kann tiefen Rost wirksam entfernen. Die elektrolytische Rostentfernung erfordert eine spezielle Ausrüstung und Technologie, kann aber gute Entrostungsergebnisse erzielen.

Sandstrahlen

Durch den Einsatz von mit hoher Geschwindigkeit aufgesprühten Sandpartikeln zur Behandlung der Metalloberfläche kann Rost wirksam entfernt und die Metalloberfläche aufgeraut werden, um die Haftung nachfolgender Beschichtungen zu verbessern. Das Sandstrahlen eignet sich für groß angelegte Reinigungsarbeiten, erfordert aber eine professionelle Ausrüstung.

Wie kann man verhindern, dass Kohlenstoffstahl rostet?

Schutz der Beschichtung

Das Auftragen einer rostfreien Farbe oder einer Schutzschicht, wie Farbe, Verzinkung usw., auf die Oberfläche von Kohlenstoffstahl kann wirksam verhindern, dass Sauerstoff und Feuchtigkeit mit der Metalloberfläche in Berührung kommen, und dadurch die Korrosion verringern. Diese Methode ist bei verschiedenen Anwendungen, insbesondere im Freien und in rauen Umgebungen, wirksam. Zu den häufig verwendeten Schutzbeschichtungen gehören Feuerverzinkung, galvanische Verzinkung und Spritzlackierung.

Rostschutzmittel verwenden

Das Auftragen von Rostschutzmittel oder Rostschutzöl auf die Oberfläche von Kohlenstoffstahl kann einen Schutzfilm bilden und den Korrosionsprozess verzögern. Diese Methode ist für Metallteile geeignet, die vorübergehend geschützt werden müssen. Rostschutzmittel können in schmierende, schützende und hemmende Mittel unterteilt werden. Sie sollten das geeignete Rostschutzmittel wählen.

Regelmäßige Wartung

Überprüfen und reinigen Sie Teile aus Kohlenstoffstahl regelmäßig, entfernen Sie rechtzeitig Rost und korrosive Substanzen und halten Sie die Metalloberfläche trocken und sauber. Dazu gehört das Entfernen von angesammeltem Wasser und Ablagerungen sowie die Überprüfung auf beschädigte Schutzschichten. Regelmäßige Wartung kann die Lebensdauer von Teilen aus Kohlenstoffstahl effektiv verlängern.

Vermeiden Sie den Kontakt mit ätzenden Stoffen

Bei der Konstruktion und Verwendung von Produkten aus Kohlenstoffstahl ist zu vermeiden, dass sie korrosiven Chemikalien wie Säuren und Laugen ausgesetzt werden. In chemischen Aufbereitungsanlagen oder in Salzwasserumgebungen sollten beispielsweise geeignete Schutzmaßnahmen getroffen werden, wie die Verwendung von Korrosionsschutzmaterialien und der Einbau von Dichtungsvorrichtungen.

Geeignete Legierungen verwenden

Bei Bedarf können Legierungen mit Korrosionsschutzelementen (wie Nickel, Chrom usw.) gewählt werden, um die Korrosionsbeständigkeit des Materials zu erhöhen. Zum Beispiel kann die Verwendung von verzinktem Stahl die Korrosionsbeständigkeit verbessern. Die Legierungsmethode kann die Korrosionsbeständigkeit von Kohlenstoffstahl wirksam verbessern.

Verhinderung galvanischer Korrosion

Isolieren Sie verschiedene Metalle: Ergreifen Sie Maßnahmen, um Metalle mit unterschiedlichem Potenzial zu isolieren, damit sie nicht in direkten Kontakt kommen. Lässt sich dies nicht vermeiden, können isolierende Materialien verwendet werden, um sie zu trennen und galvanische Korrosion zu verhindern. Isolierende Dichtungen und Beschichtungen können galvanische Korrosion wirksam verhindern.

Wählen Sie die richtige Kombination von Metallen: Die Verwendung der gleichen Metallwerkstoffe für die Kontaktteile kann die Möglichkeit einer galvanischen Korrosion verringern.

Regelmäßige Inspektion und Wartung: Untersuchen Sie regelmäßig die Bereiche, in denen galvanische Korrosion auftreten kann, um sicherzustellen, dass kein Batterieeffekt auftritt, und führen Sie die erforderlichen Wartungs- und Reparaturarbeiten durch. Die Verwendung eines Potenzialdifferenzprüfers kann helfen, potenzielle galvanische Korrosionsprobleme zu erkennen und zu identifizieren.

Welche Metalle oder Legierungen rosten nicht leicht?

Rostfreier Stahl: Nichtrostender Stahl kann aufgrund seines hohen Chromgehalts einen Schutzfilm auf der Oberfläche bilden und ist somit wirksam gegen Korrosion geschützt. In vielen Anwendungen wird nichtrostender Stahl verwendet, insbesondere wenn eine hohe Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.

Aluminium und seine Legierungen: Auf der Aluminiumoberfläche bildet sich ein natürlicher Aluminiumoxid-Schutzfilm, der eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweist. Geeignet für Luftfahrt, Automobil und Bauwesen.

Verzinkter Stahl: Durch die Beschichtung der Oberfläche von Kohlenstoffstahl mit Zink wird eine Schutzschicht gebildet, die wirksam verhindert, dass Sauerstoff und Feuchtigkeit mit dem Stahl in Berührung kommen. Weit verbreitet im Bauwesen und in der Fertigung.

Titan und seine Legierungen: Titanmetall weist in den meisten Umgebungen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf und rostet nicht leicht. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt und in der Medizin verwendet.

Kupfer und seine Legierungen: Kupfer bildet in der Atmosphäre eine grüne Patinaschicht (Patina), die weitere Korrosion verhindert. Kupfer und seine Legierungen wie Messing und Bronze haben ebenfalls eine gute Korrosionsbeständigkeit und werden häufig im Bauwesen und zur Dekoration verwendet.

Kohlenstoffstahl vs. rostfreier Stahl

Der Unterschied zwischen Kohlenstoffstahl und rostfreiem Stahl ist:

Zusammensetzung und Legierungsgehalt: Kohlenstoffstahl besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff und Eisen und enthält keine oder nur geringe Mengen an Legierungselementen. Neben Eisen und Kohlenstoff rostfreier Stahl enthält auch hohe Mengen an Legierungselementen wie Chrom (Cr) und Nickel (Ni), üblicherweise mit einem Chromgehalt von mehr als 12%.

Physikalische Eigenschaften:

• Nichtrostender Stahl enthält mehr Legierungselemente, daher ist sein Aussehen meist silbern und glatt. Kohlenstoffstahl hingegen hat hauptsächlich die Farbe von Eisen, die relativ dunkel ist, und seine Oberfläche ist möglicherweise nicht so glatt wie die von rostfreiem Stahl.

• Kohlenstoffstahl hat in der Regel eine höhere Dichte als rostfreier Stahl.

• Nichtrostender Stahl ist korrosionsbeständiger, Kohlenstoffstahl dagegen weniger.

Magnetismus: Kohlenstoffstahl ist magnetisch und kann von Magneten angezogen werden, während der Magnetismus von nichtrostendem Stahl je nach Art variiert. Nichtrostende Stähle aus Ferrit (F) und Martensit (M) sind magnetisch, während nichtrostende Stähle aus Austenit (A) nichtmagnetisch sind.

Korrosionsbeständigkeit: Im Vergleich zu rostfreiem Stahl hat Kohlenstoffstahl eine geringere Korrosionsbeständigkeit. In einer sauerstoff- und feuchtigkeitsreichen Umgebung ist Kohlenstoffstahl sehr rostanfällig, so dass oft zusätzliche Korrosionsschutzmaßnahmen erforderlich sind, um die Unversehrtheit der Oberfläche zu erhalten. Nichtrostender Stahl behält seine Materialstabilität und Haltbarkeit auch in rauen Umgebungen bei.

Andere Eigenschaften: Kohlenstoffstahl hat eine hohe Festigkeit, gute Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit sowie relativ niedrige Produktionskosten, aber es fehlt ihm an Verschleißfestigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Im Gegensatz dazu hat rostfreier Stahl neben seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit auch die Eigenschaften von hoher Temperaturbeständigkeit, schönem Aussehen, einfacher Verarbeitung, Umweltschutz und Verschleißfestigkeit.

Rostet Kohlenstoffstahl schneller als rostfreier Stahl?

Ja, Kohlenstoffstahl rostet deutlich schneller als rostfreier Stahl. Der Grund dafür ist, dass Kohlenstoffstahl nicht die schützende Chromoxidschicht aufweist, die sich auf Edelstahl bildet und Rost und Korrosion verhindert.

• Kohlenstoffstahl: Enthält hauptsächlich Eisen und Kohlenstoff und ist daher sehr rostanfällig, wenn es Feuchtigkeit und Sauerstoff ausgesetzt ist. Ohne eine Schutzbeschichtung oder -behandlung beginnt es schnell zu rosten.
• Rostfreier Stahl: Enthält mindestens 10.5% Chromdas mit Sauerstoff reagiert und eine dünne, unsichtbare Schicht aus Chromoxid. Diese Schicht schützt den Stahl vor Rost und kann sich bei Beschädigung selbst heilen.

Daher erfordert Kohlenstoffstahl mehr Pflege (Beschichtungen, Trocknen, Ölen), um Rost zu verhindern, während Edelstahl viel rostbeständiger ist, insbesondere in Umgebungen mit Feuchtigkeit oder Witterungseinflüssen.

Weiterführende Lektüre: Kann Edelstahl rosten und wie kann man das Problem lösen?

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