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Legierter Stahl vs. Edelstahl: Ein Vergleich von Kopf bis Fuß
- John
Was ist legierter Stahl?
Legierter Stahl ist eine Stahlsorte, die enthält mindestens ein Legierungselement neben Kohlenstoff. Je nach Menge der Legierungselemente kann man Stahl in niedriglegierten und hochlegierten Stahl einteilen. Edelstahl beispielsweise ist eine Art hochlegierter Stahl, der aufgrund seines hohen Chromgehalts für seine Korrosionsbeständigkeit bekannt ist.
Durch das Hinzufügen bestimmter Legierungselemente werden häufig neue Merkmale eingeführt oder bestimmte Eigenschaften verbessert. Alle legierten Stähle enthalten Eisen und Kohlenstoff sowie andere gängige Legierungselemente wie Chrom, Molybdän, Vanadium und Titan, die unter bestimmten Bedingungen zur Leistungssteigerung beitragen.
Arten von legiertem Stahl
Hier sind einige häufige Arten von legiertem Stahl, kategorisiert nach Legierungsgehalt und Anwendung:
| Typ | Beschreibung |
| Niedrig legierter Stahl | Enthält 1-5%-Legierungselemente, gleicht Festigkeit und Duktilität aus und wird häufig in Strukturen verwendet. |
| Mittellegierter Stahl | Enthält 5-10%-Legierungselemente mit höherer Zugfestigkeit und Verschleißfestigkeit und wird in der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie verwendet. |
| Hochlegierter Stahl | Enthält >10%-Elemente wie Chrom oder Nickel, ausgezeichnete Korrosions- und Hitzebeständigkeit. |
| Baustahl | Wird in Brücken, Gebäuden und Infrastruktur verwendet und bietet hohe Tragfähigkeit und Robustheit. |
| Werkzeugstahl | Wird zum Schneiden, Bohren und Formen verwendet und bietet hohe Härte und Verschleißfestigkeit in anspruchsvollen Umgebungen. |
| Rostfreier Stahl | Enthält >10,5% Chrom, hochgradig korrosionsbeständig, wird in der Chemie- und Lebensmittelverarbeitung sowie im Bauwesen verwendet. |
| Hitzebeständiger Stahl | Behält seine Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen; wird in Öfen, Turbinen und Chemiewerken verwendet. |
Gängige Legierungselemente und ihre Auswirkungen
Es gibt viele Legierungselemente, die zur Verbesserung der Stahleigenschaften eingesetzt werden können. Jedes hat seine eigenen, einzigartigen Eigenschaften. Hier sind die fünf am häufigsten verwendeten Legierungselemente:
Chrom (Cr):
- In geringen Konzentrationen (ungefähr 0,5% bis 2%) kann Chrom die Härte und Festigkeit von Stahl erhöhen.
- In hohen Konzentrationen (etwa 12% oder mehr) verbessert Chrom, ein wichtiger Bestandteil von Edelstahl, die Korrosionsbeständigkeit von Stahl erheblich.
Mangan (Mn):
- Mangan trägt dazu bei, die Festigkeit und Zähigkeit von Stahl zu verbessern und die Sprödigkeit zu verringern, insbesondere bei niedrigem Schwefel- und Phosphorgehalt.
- Darüber hinaus fungiert es als Desoxidationsmittel und Entschwefelungsmittel und verringert die Auswirkungen schädlicher Verunreinigungen.
Wolfram (W):
- Wolfram erhöht die Hochtemperaturfestigkeit und Härte von Stahl und verbessert die thermische Stabilität.
- Es wird häufig bei der Herstellung von Schnellarbeitsstählen verwendet und verbessert die Verschleißfestigkeit und Warmhärte (die Fähigkeit, die Härte bei hohen Temperaturen beizubehalten).
Nickel (Ni):
- Nickel erhöht die Zähigkeit und Festigkeit von Stahl und verbessert so die Leistung bei niedrigen Temperaturen.
- Wenn der Nickelgehalt über 8% liegt, verbessert dies die Korrosionsbeständigkeit von Stahl (wie bei austenitischem Edelstahl) erheblich.
Vanadium (V):
- Vanadium bildet Carbide, die die Kornstruktur verfeinern und so die Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit von Stahl erhöhen.
- In Kombination mit Chrom werden die Gesamteigenschaften des Stahls, einschließlich Festigkeit und Hitzebeständigkeit, noch weiter verbessert.
Was ist Edelstahl?
SS steel ist eine Eisenlegierung mit mindestens 10,5% Chrom, ist durch die Bildung einer schützenden Chromoxidschicht auf der Oberfläche sehr korrosionsbeständig. Es wird nach der Kristallstruktur in Typen wie austenitisch, ferritisch, martensitisch, Duplex und ausscheidungsgehärtet eingeteilt.
Um die Korrosionsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften weiter zu verbessern, können zusätzliche Elemente wie Nickel, Molybdän und Stickstoff hinzugefügt werden. Edelstahl wird aufgrund seiner Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit häufig für Küchengeschirr, medizinische Instrumente, Bauwesen und chemische Verarbeitung verwendet.
Arten von rostfreiem Stahl
Edelstahl kann anhand seiner Kristallstruktur in die fünf unten aufgeführten Gruppen eingeteilt werden:
| Edelstahlausführung | Beschreibung |
| Austenitisch | Enthält 17-25% Chrom und 8-20% Nickel. Nicht magnetisch, bietet hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit. Häufig in der Lebensmittelverarbeitung, in Chemiewerken und bei Küchengeräten. Häufige Qualitäten: 304, 316. |
| Ferritisch | Enthält 11-27% Chrom, wenig oder kein Nickel. Magnetisch, weniger korrosionsbeständig als austenitischer Stahl, aber mit besseren Hochtemperatureigenschaften. Wird in Autoteilen, Haushaltsgeräten und Wärmetauschern verwendet. Gängige Güten: 430, 409. |
| Martensitisch | Enthält 14-18% Chrom und 0,2-2% Kohlenstoff. Magnetisch, kann durch Wärmebehandlung gehärtet werden und bietet mäßige Korrosionsbeständigkeit, aber reduzierte Duktilität. Häufig in Messern, Werkzeugen und Turbinenschaufeln. Häufige Qualitäten: 410, 416, 420. |
| Duplex | Ausgewogene austenitische und ferritische Struktur mit 18–28% Chrom und 3,5–5,5% Nickel. Robust, sehr beständig gegen Lochfraß und Spannungskorrosion durch Chloride. Wird in Rohrleitungen und Chemietanks verwendet. Gängige Güten: 2205, 2507. |
| Ausscheidungshärtung | Enthält 12-16% Chrom, 3-8% Nickel und andere Elemente wie Kupfer und Aluminium. Stark, dehnbar und wärmebehandelbar. Häufig in Luft- und Raumfahrt- und Industriekomponenten. Gängige Güteklassen: 17-4PH, 15-5PH. |
Chrom und seine Bedeutung für Edelstahl
Korrosionsbeständigkeitsmechanismus: Chrom ist für die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl unerlässlich, da es auf der Oberfläche eine dünne, stabile Oxidschicht (Chromoxid) bildet. Diese passive Schicht wirkt als Barriere und schützt das darunterliegende Metall vor Sauerstoff und Feuchtigkeit und verhindert so Rost und Oxidation.
Weitere korrosionsbeständige Legierungselemente sind:
- Nickel (Ni)
- Molybdän (Mo)
- Stickstoff (N)
- Kupfer (C)
- Titan (Ti)
Chrom ist aus den folgenden Gründen für Edelstahl wichtig:
- Dadurch ist Edelstahl widerstandsfähiger gegen Rost und Korrosion und wird bei Nässe und Feuchtigkeit haltbarer.
- Es stärkt den Edelstahl, macht ihn haltbarer und weniger verschleißanfällig im Laufe der Zeit.
- Es trägt dazu bei, dass Edelstahl hohen Temperaturen standhält, was ihn für Kochgeräte und industrielle Anwendungen nützlich macht.
- Es trägt dazu bei, dass Edelstahl sauber und hygienisch bleibt, was in der Medizin- und Lebensmittelindustrie von entscheidender Bedeutung ist.
- Es verleiht Edelstahl sein einzigartiges, glänzendes, poliertes Aussehen und macht ihn für viele Anwendungen attraktiv.
Eigenschaftsunterschiede zwischen legiertem Stahl und rostfreiem Stahl
Stärke
Vergleichen wir die wichtigsten Eigenschaften von legiertem Stahl und Edelstahl.
| Eigentum | Beschreibung | Legierter Stahl | Rostfreier Stahl |
| Zugfestigkeit | Maximale Belastung, der ein Material standhalten kann, bevor es bricht; variiert je nach Zusammensetzung und Behandlung | Hoch; kann durch Legierungselemente und Wärmebehandlung verbessert werden, variiert jedoch stark | Hoch; im Allgemeinen niedriger, aber einige Sorten (z. B. martensitisch) können stark sein |
| Streckgrenze | Spannung, bei der sich ein Material plastisch zu verformen beginnt; beeinflusst durch die Wärmebehandlung | Hoch; einstellbar durch Wärmebehandlung | Mäßig; variiert je nach Güteklasse und Behandlung, stärkere plastische Verformung unter Belastung |
| Härte | Widerstandsfähigkeit gegen Verformung oder Einkerbung; beeinflusst durch Legierungen und Behandlungen | Hoch; verbessert durch Legierungselemente und Wärmebehandlung | Mäßig; kann sich mit bestimmten Behandlungen verbessern |
| Zähigkeit | Fähigkeit, Energie zu absorbieren, ohne zu brechen; hängt von der Zusammensetzung ab | Gut; variiert je nach Legierung und Behandlung | Mäßig bis hoch; austenitische Güten behalten ihre Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen |
| Duktilität | Fähigkeit, sich unter Zugspannung zu verformen, ohne zu brechen | Mäßig | Hoch |
| Korrosionsbeständigkeit | Beständigkeit gegen chemischen Zerfall; hängt von den Legierungselementen ab | Gering bis mittelmäßig; kann durch Chromzugabe verbessert werden | Ausgezeichnet; hoher Chromgehalt sorgt für hervorragende Beständigkeit |
| Hitzebeständigkeit | Fähigkeit, Eigenschaften bei hohen Temperaturen beizubehalten; beeinflusst durch die Legierungszusammensetzung | Gut; variiert mit Legierungselementen | Ausgezeichnet |
| Magnetische Eigenschaften | Reaktion auf Magnetfelder; hängt von der Mikrostruktur ab | Im Allgemeinen magnetisch | Variiert; austenitische Güten sind nicht magnetisch, andere sind magnetisch |
Verarbeitungsunterschiede zwischen legiertem Stahl und rostfreiem Stahl
Lassen Sie uns die wichtigsten Unterschiede zwischen legiertem Stahl und Edelstahl hinsichtlich der Verarbeitung besprechen.
Schweißen
Welding stainless steel is more challenging, erfordert eine strengere Kontrolle und Nachbehandlung, während das Schweißen von legiertem Stahl relativ einfacher ist.
In der folgenden Tabelle finden Sie einen schnellen Vergleich der beiden Optionen:
| Aspekt | Legierter Stahl | Rostfreier Stahl |
| Schweißschwierigkeiten | Leichter zu schweißen, insbesondere kohlenstoffarme Legierungen | Anspruchsvoller, anfällig für Rissbildung und Spannungskorrosion |
| Wärmeeinflusszone (WEZ) | Stabil, kann aber eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erfordern | Die Korrosionsbeständigkeit kann abnehmen, bei kohlenstoffreichen Werkstoffen besteht die Gefahr der interkristallinen Korrosion |
| Nachbehandlung nach dem Schweißen | Eventuell muss abgeschreckt oder geglüht werden | Erfordert Reinigung und Passivierung zur Wiederherstellung der Korrosionsbeständigkeit |
| Schweißtechniken | Für verschiedene Verfahren geeignet (MIG-, WIG-, Stabschweißen) | WIG wird häufig verwendet; Schutzgas kann erforderlich sein |
| Verzerrungskontrolle | Weniger anfällig für Verformungen, insbesondere bei Kohlenstofflegierungen | Höhere Wärmeausdehnung, anfälliger für Verformungen |
Bearbeitung
Im Vergleich zu Edelstahl legierter Stahl ist im Allgemeinen leichter zu bearbeiten. Edelstahl ist aufgrund seiner Zähigkeit und Härte schwieriger zu bearbeiten und erfordert besondere Aufmerksamkeit bei der Werkzeugauswahl, dem Kühlmitteleinsatz und der Anpassung der Bearbeitungsparameter.
In der folgenden Tabelle finden Sie einen schnellen Vergleich der beiden Optionen:
| Aspekt | Legierter Stahl | Rostfreier Stahl |
| Härte und Bearbeitbarkeit | Mittlere bis hohe Härte; die Bearbeitbarkeit hängt von der Legierungszusammensetzung ab. | Höhere Härte, insbesondere austenitischer Edelstahl, ist schwer zu bearbeiten. |
| Werkzeugauswahl | Hartmetall- oder Schnellarbeitsstahlwerkzeuge sind effektiv; langsamerer Werkzeugverschleiß. | Erfordert härtere Werkzeuge wie Hartmetall mit Beschichtungen (z. B. TiAlN), um dem Verschleiß zu widerstehen. |
| Kühlmittelanforderungen | Es wird weniger Kühlmittel benötigt, bei härteren Legierungen ist jedoch mehr Kühlung erforderlich. | Benötigt mehr Kühlmittel aufgrund hoher Wärmeentwicklung und Werkzeugverschleiß. |
| Schnittgeschwindigkeit und Vorschub | Höhere Drehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten, abhängig von der Zusammensetzung. | Reduzieren Sie die Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit, um Werkzeugverschleiß und Materialverformungen vorzubeugen. |
| Oberfläche | Im Allgemeinen gute Oberflächenbeschaffenheit. | Die Oberflächenbeschaffenheit kann durch Kaltverfestigung und Zähigkeit beeinflusst werden. |
Aushärtung
Legierter Stahl ist zum Härten auf eine Wärmebehandlung angewiesen, während rostfreier Stahl (insbesondere austenitischer rostfreier Stahl) auf Kaltbearbeitung angewiesen ist. Einige rostfreie Stähle, wie zum Beispiel martensitischer rostfreier Stahl, können durch Abschrecken gehärtet werden.
In der folgenden Tabelle finden Sie einen schnellen Vergleich der beiden Optionen:
| Eigentum | Legierter Stahl | Rostfreier Stahl |
| Härtungsmechanismus | Abschrecken und Anlassen. Legierungselemente verbessern die Härtbarkeit und erzeugen Martensit für die Härte. | Martensitische Güten: Abschrecken zum Härten. Austenitische Güten: Kaltverformung (können nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden). Ausscheidungshärtende Güten: durch Alterung. |
| Härtbarkeit | Hohe Härtbarkeit durch Legierungselemente, wirksam auch bei dicken Querschnitten. | Begrenzte Härtbarkeit. Martensitische Stähle härten durch Abschrecken, während austenitische Stähle nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden können. |
| Härte und Zähigkeit | Nach dem Abschrecken und Anlassen kann eine hohe Härte mit einer gewissen Zähigkeit erreicht werden. | Austenitische Güten haben eine geringere Härte, sofern sie nicht kaltverformt werden. Martensitische Güten können stark gehärtet werden, verlieren dabei aber an Zähigkeit. |
Anwendungsunterschiede zwischen legiertem Stahl und rostfreiem Stahl
Legierter Stahl ist für seine Festigkeit, Haltbarkeit und Zähigkeit bekannt und daher ein beliebtes Material in Branchen wie dem Baugewerbe, der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt. Er wird häufig bei der Herstellung von Zahnrädern, Rohren und Werkzeugen verwendet, bei denen Festigkeit im Vordergrund steht, die Korrosionsbeständigkeit jedoch weniger wichtig ist.
Edelstahl wird wegen seiner Korrosionsbeständigkeit sehr geschätzt, was ihn ideal für Branchen wie die Lebensmittelverarbeitung, die Herstellung medizinischer Geräte und die chemische Produktion macht. Zu den üblichen Anwendungen gehören Küchenutensilien, medizinische Instrumente und Maschinen, die rauen Umgebungen oder häufiger Reinigung standhalten müssen.
Preis- und Kostenunterschiede zwischen legiertem Stahl und rostfreiem Stahl
Edelstahl ist im Allgemeinen teurer als legierter Stahl, da der Anteil an Legierungselementen (z. B. Chrom, Nickel), die Herstellungsverfahren und -kontrollen komplexer und strenger sind und andere wichtige Faktoren eine Rolle spielen. Als grobe Orientierung gilt, dass legierter Stahl normalerweise zwischen $600 und $2.500 kostet, während Edelstahl zwischen $1.800 und $4.500 kostet.
Vergleich von Wartung und Pflege von legiertem Stahl und rostfreiem Stahl
Schauen Sie sich an, wie sich legierter Stahl und Edelstahl in puncto Wartung und Pflege unterscheiden.
| Aspekt | Legierter Stahl | Rostfreier Stahl |
| Korrosionsbeständigkeit | Variiert je nach Legierung, im Allgemeinen nicht so gut wie Edelstahl; erfordert Schutzbeschichtungen oder regelmäßiges Ölen, um Rost vorzubeugen, insbesondere in feuchten Umgebungen. | Hohe Korrosionsbeständigkeit durch Chrom; bildet eine Passivschicht, die Rost verhindert, auch bei Feuchtigkeit. |
| Reinigung | Erfordert mehr Pflege, insbesondere in rauen Umgebungen; nach der Reinigung sind möglicherweise Schutzöle oder Rostschutzmittel erforderlich. | Leicht mit Wasser und Seife oder speziellen Reinigungsmitteln zu reinigen; regelmäßiges Reinigen verhindert die Ansammlung von Verunreinigungen. |
| Lagerung | Sollte in trockenen Umgebungen gelagert werden, mit Oberflächen, die gegen Rost behandelt werden müssen; Kontakt mit ätzenden Chemikalien oder Metallen vermeiden. | Kann in anspruchsvolleren Umgebungen gelagert werden; zur Aufrechterhaltung der Leistung genügen regelmäßige Reinigung und Inspektion. |
| Wartungszyklus | Erfordert häufigere Inspektionen, insbesondere in korrosiven Umgebungen; Schutzbeschichtungen müssen möglicherweise erneuert werden. | Geringerer Wartungsaufwand aufgrund der natürlichen Korrosionsbeständigkeit; regelmäßige Reinigung und Oberflächenprüfung sind ausreichend. |
| Geeignete Umgebungen | Am besten für Anwendungen mit hoher Belastung geeignet; erfordert zusätzlichen Schutz in feuchten oder korrosiven Umgebungen. | Ideal für feuchte, korrosive Umgebungen wie die Meeres- oder Lebensmittelindustrie; erfordert nur minimale Wartung. |
Vergleich der Umweltauswirkungen von legiertem Stahl und rostfreiem Stahl
Legierter Stahl erfordert weniger Energie zur Herstellung als Edelstahl, was ihn umweltfreundlicher in Bezug auf den Energieverbrauch macht. Edelstahl ist jedoch haltbarer und korrosionsbeständiger, was bedeutet, dass er länger hält und weniger häufiger Austausch. Diese Langlebigkeit reduziert Abfall und den Bedarf an zusätzlichen Ressourcen.
Beide Materialien können recycelt werden, aber Edelstahl weist eine höhere Recyclingquote auf, was seinen ökologischen Fußabdruck weiter reduziert.
Insgesamt verbraucht legierter Stahl weniger Energie und Edelstahl ist aufgrund seiner Haltbarkeit und Recyclingfähigkeit auf lange Sicht nachhaltiger.
Vorteile von legiertem Stahl gegenüber rostfreiem Stahl
- Höhere Zugfestigkeit für bessere Leistung unter Belastung.
- Durch Wärmebehandlung flexibler in Härte und Festigkeit.
- In der Regel günstiger und daher für große Projekte kosteneffizient.
- Aufgrund der höheren Verschleißfestigkeit besser für Hochleistungsanwendungen geeignet.
- Kann durch Anpassung der Zusammensetzung an spezielle Anforderungen angepasst werden.
Vorteile von Edelstahl gegenüber legiertem Stahl
- Korrosionsbeständiger, insbesondere in feuchten oder maritimen Umgebungen.
- Längere Lebensdauer aufgrund seiner Robustheit und Rostbeständigkeit.
- Erfordert im Laufe der Zeit weniger Wartung und Pflege.
- Leichter zu reinigen und daher ideal für hygienische Anwendungen.
- Besseres Aussehen mit einer polierteren und glänzenderen Oberfläche.
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Edelstahl eignet sich besser für Schmuck, da er korrosions- und anlaufbeständiger sowie hypoallergen ist.
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Was ist für Messer besser: legierter Stahl oder Edelstahl?
Die Wahl hängt vom Verwendungszweck des Messers ab. Edelstahl ist aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit besser für Messer geeignet, während legierter Stahl möglicherweise eine bessere Schnitthaltigkeit und Haltbarkeit bietet.
Was ist besser, Aluminiumlegierung oder Edelstahl?
Edelstahl ist stärker und haltbarer, während Aluminiumlegierungen leichter und korrosionsbeständiger sind. Die Wahl hängt von der Anwendung ab.
Ist Edelstahl rein oder legiert?
Edelstahl ist eine Legierung und auch ein legierter Stahl, also eine spezielle Art von Legierung.
Zusammenfassung & Sonstiges
In diesem Artikel werden hauptsächlich die wichtigsten Unterschiede zwischen legiertem Stahl und rostfreiem Stahl in Bezug auf Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen, Kosten und mehrere andere wichtige Aspekte erläutert. Weitere Informationen zu rostfreiem Stahl oder anderen Stahlsorten finden Sie unter unser Blog oder Kontakt zu unseren Metallspezialisten.
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