Die fünf Edelstahlfamilien

Eine Definition, fünf Strukturen

Ein Stahl gilt als rostfrei, wenn er mindestens etwa 10.5% Chrom enthält, genug, um den dünnen Chromoxidfilm zu bilden, der die Oberfläche schützt. Über diese gemeinsame Wurzel hinaus teilt die Kristallstruktur — hauptsächlich bestimmt durch das Nickel- und Chromgleichgewicht — Edelstähle in fünf Familien.

Familie	Struktur	Magnetisch?	Wichtigste Güten	Kennzeichen
Austenitisch	Kubisch flächenzentriert	Nein (im geglühten Zustand)	304, 316, 321	Beste allgemeine Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit
Ferritisch	Kubisch raumzentriert	Ja	430, 409	Nickelfrei, niedrigere Kosten
Martensitisch	Härtbar, tetragonal im abgeschreckten Zustand	Ja	410, 420, 440C	Härte durch Wärmebehandlung
Duplex	Etwa halb Austenit, halb Ferrit	Ja	2205, 2507	Hohe Festigkeit, Chloridbeständigkeit
Ausscheidungshärtend	Martensitische oder austenitische Basis + Alterung	Üblicherweise ja	17-4PH (630)	Sehr hohe Festigkeit durch Alterung bei niedriger Temperatur

Austenitisch — die Standardfamilie

Die Güten 304 und 316 machen den Großteil aller produzierten Edelstähle aus. Sie lassen sich leicht umformen und schweißen, bleiben bis zu kryogenen Temperaturen zäh, und das Molybdän von 316 verleiht zusätzliche Lochfraßbeständigkeit für den Einsatz in Meeres- und Chemieumgebungen. Sie können nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden — nur durch Kaltverformung. Schwächen: mäßige Festigkeit, Anfälligkeit für chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion bei erhöhten Temperaturen und ein Preis, der den Nickel- und Molybdänmärkten folgt. Sie sind im geglühten Zustand nicht magnetisch, obwohl starke Kaltverformung sie leicht magnetisch machen kann.

Ferritisch — die wirtschaftliche Familie

Mit Chrom, aber im Wesentlichen ohne Nickel, kosten Ferrite wie 430 (dekorativ, Haushaltsgeräte) und 409 (Abgasanlagen) weniger und widerstehen Spannungsrisskorrosion gut. Ihre Grenzen sind Zähigkeit und Schweißbarkeit: Kornwachstum in Schweißzonen und geringere Duktilität beschränken sie meist auf dünnere Querschnitte und mäßige Korrosionsbeanspruchung.

Martensitisch — die härtbare Familie

Güten wie 410, 420 und 440C tauschen Korrosionsbeständigkeit gegen Härte: abgeschreckt und angelassen dienen sie in Besteck, Ventilteilen, Wellen und chirurgischen Instrumenten. Ihre Korrosionsbeständigkeit ist die niedrigste der Familien — sie sind „rostfrei“ im Vergleich zu Kohlenstoffstahl, nicht im Vergleich zu 304.

Duplex — Festigkeit plus Chloride

Duplex-Güten wie 2205 bieten etwa die doppelte Streckgrenze von 304 zusammen mit starker Beständigkeit gegen chloridinduzierte Lochfraß- und Spannungsrisskorrosion — die Kombination, die sie zum Standard in Öl und Gas, Entsalzung und Chemikalientankern gemacht hat. Die Fertigung erfordert mehr Sorgfalt (Kontrolle der Wärmeeinbringung), und die Einsatztemperatur ist durch Versprödungsmechanismen typischerweise auf unter etwa 300 °C begrenzt.

Ausscheidungshärtend — die Festigkeitsspezialisten

17-4PH und seine Verwandten werden in weichem Zustand bearbeitet, dann bei einigen hundert Grad gealtert, um eine festigkeitssteigernde Phase auszuscheiden, und erreichen sehr hohe Festigkeiten für Wellen, Zahnräder, Luft- und Raumfahrt sowie Schiffshardware.

Ein Hinweis zum Magnettest

„Edelstahl ist nicht magnetisch“ ist ein Mythos, der die Wareneingangskontrolle jede Woche in die Irre führt. Magnetismus folgt der Kristallstruktur, nicht der Qualität: dreieinhalb der fünf Familien sind magnetisch, und selbst austenitische Güten können nach Kaltverformung leicht magnetisch werden. Verwenden Sie PMI-Prüfung, nicht einen Magneten, um die Güte zu verifizieren.