Legierungselemente erklärt: Was jedes Element im Stahl bewirkt

Wie diese Tabelle zu lesen ist

Elemente wirken zusammen, und dasselbe Element kann in einer Güte ein Merkmal und in einer anderen ein begrenzter Restbestandteil sein. Die folgenden Einträge beschreiben die hauptsächliche, beabsichtigte Wirkung in typischen legierten Stählen und Edelstählen; die Gütenseiten auf dieser Website geben die tatsächlichen zulässigen Bereiche für jede benannte Güte an.

Element	Hauptwirkungen	Wissenswert
Kohlenstoff (C)	Der primäre Festigkeitsgeber: bildet Karbide und ermöglicht Martensit beim Abschrecken, erhöht Härte und Zugfestigkeit	Duktilität, Zähigkeit und Schweißbarkeit fallen mit steigendem Kohlenstoffgehalt; das folgenreichste einzelne Element im Rezept
Mangan (Mn)	Desoxidationsmittel; erhöht Festigkeit und Härtbarkeit; bindet Schwefel als harmloses MnS anstelle spröder FeS-Filme	In fast jedem Stahl vorhanden; hohe Gehalte (11–14%) erzeugen die kaltverfestigenden Hadfield-Verschleißstähle
Silizium (Si)	Desoxidationsmittel; Mischkristallverfestiger; Schlüsselelement in Federstählen und Elektrostählen	Erhöhte Gehalte können Oberflächenqualität und Verzinkungsverhalten verschlechtern
Chrom (Cr)	Härtbarkeit, verschleißfeste Karbide, Hochtemperaturfestigkeit; bei etwa 10.5% und darüber der Passivfilm, der Edelstahl definiert	Bringt auch Empfindlichkeit gegen Anlassversprödung in einigen Cr-Mo-Stählen bei unvorsichtiger Abkühlung mit sich
Molybdän (Mo)	Hochtemperatur- (Kriech-) Festigkeit, Härtbarkeit, Anlassbeständigkeit; verbessert die Lochfraßbeständigkeit in Edelstahl stark (es ist der Mo-Term in der PREN-Formel)	Teuer — Güten verwenden es gezielt, typischerweise einige Zehntelprozent in legierten Stählen
Nickel (Ni)	Zähigkeit, insbesondere bei niedriger Temperatur; Härtbarkeit; stabilisiert Austenit (die Grundlage der Edelstähle der 300er-Reihe)	Üblicherweise der teuerste gängige Zusatz; treibt die Preisdifferenz zwischen 304 und 430
Vanadium (V)	Feine Karbide: Kornfeinung, Sekundärhärtung in Werkzeugstählen, Verschleißbeständigkeit, Kriechfestigkeit in kleinen Dosen	Wirksam bei niedrigen Gehalten, typischerweise 0.05–0.30%
Wolfram (W)	Sehr harte, hitzestabile Karbide: die Warmhärte von Schnellarbeitsstählen (M2 enthält etwa 6% W)	Schwer und kostspielig; in vielen modernen Werkzeugstählen teilweise durch Molybdän ersetzt
Niob (Nb)	Kornfeinung und Ausscheidungsverfestigung in HSLA-Stählen; stabilisiert Edelstahl gegen Sensibilisierung (Güte 347)	Wirkt bei Hundertstelprozent in Baustählen
Titan (Ti)	Starker Karbid-/Nitridbildner: stabilisiert Edelstahl (Güte 321), schützt Bor vor Stickstoff, bindet Kohlenstoff in IF-Stählen	Überschüssiges Titan kann Oberflächenqualität und Zähigkeit beeinträchtigen
Bor (B)	Bei nur wenigen Teilen pro Million erhöht es die Härtbarkeit von Stählen mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt dramatisch	Seine Wirkung verschwindet, wenn es sich mit Stickstoff oder Sauerstoff verbindet — Borstähle schützen es mit Titan oder Aluminium
Schwefel & Phosphor (S, P)	Üblicherweise zu begrenzende Restbestandteile: Schwefel schadet der Querzähigkeit, Phosphor versprödet und seigert	Absichtlich zugesetzt in Automatenstählen — Schwefel für die Zerspanbarkeit (z. B. 1215, 11SMn30), Phosphor in einigen rephosphorierten und wetterfesten Güten

Wechselwirkungen sind wichtiger als einzelne Elemente

Echte Güten sind Gleichgewichte: Chrom plus Molybdän ergibt Kriechbeständigkeit in 2.25Cr-1Mo; Nickel plus Chrom ergibt die austenitische Struktur von 304; das Härtepotenzial des Kohlenstoffs ist nur über die Querschnittsgröße erreichbar, wenn Mangan, Chrom oder Bor die Härtbarkeit liefern. Normen spezifizieren Elemente daher als ein Paket von Bereichen, und der Austausch zwischen „äquivalenten“ Güten ist am sichersten, wenn das vollständige Paket verglichen wird, nicht ein Element nach dem anderen.