Stahllegierungen: Nickel-, Chrom- und rostfreie Stähle

Stahllegierungen: Eigenschaften und Zusammensetzung

Nickel-Stahl

Nickel-Stähle: Nickel erhöht die Zugfestigkeit, die Streckgrenze, Dehnung und Schlagzähigkeit bzw. Belastbarkeit. Gleichzeitig verringert Nickel die Wärmeausdehnung. Bei Anteilen von 10–15 % Nickel bleiben diese Eigenschaften auch bei langsamem Abkühlen erhalten.

Chrom-Stähle

Chrom verleiht Stählen erhöhte Härte und eine tiefere Eindringtiefe beim Härten (verbesserte Härtbarkeit). Dadurch sind manche Chromstähle auch für Ölgehärtete Anwendungen geeignet. Beispiele für Zusammensetzungen sind:

• 1,15–1,30 % Kohlenstoff und 0,80–1,0 % Chrom – für härter beanspruchte Werkzeuge und Teile,
• 0,30–0,40 % Kohlenstoff und etwa 1 % Chrom – für weniger hochlegierte Anwendungen.

Chrom-Nickel-Stahl

Chrom-Nickel-Stähle werden häufiger eingesetzt und decken ein breites Anwendungsspektrum ab. Typische Zusammensetzungen können z. B. sein:

• 0,10 % C, 0,70 % Cr, 3 % Ni,
• oder bis zu 0,15 % C mit 1–4 % Cr und 1–4 % Ni für gehärtete Stähle.

Ölhärtbare Stähle existieren in verschiedenen Zusammensetzungen; ein gebräuchliches Beispiel ist 0,30 % C, 0,7 % Cr und 3 % Ni.

Chrom-Molybdän-Stähle

Chrom-Molybdän-Stähle sind leichter zu bearbeiten und zeigen eine verbesserte Härtbarkeit durch Molybdän. Sie werden zunehmend als Ersatz für Nickelstähle verwendet. Beispiele für Zusammensetzungen sind:

• 0,10 % C, 1 % Cr, 0,2–0,3 % Mo,
• oder 0,30 % C, 1 % Cr, 0,2 % Mo.

Zwischen diesen Beispielwerten gibt es viele Varianten, deren Zusammensetzung je nach Anwendung variiert.

Chrom-Molybdän-Nickel-Stähle

Diese Stähle besitzen sehr gute mechanische Eigenschaften. Ein typisches Beispiel für eine Zusammensetzung ist: 0,15–0,20 % C, 1–1,25 % Cr, 4 % Ni und 0,5 % Mo.

Rostfreie Stähle

Rostfreie Stähle sind beständig gegen atmosphärische und chemische Einflüsse. Beispiele:

• Für Besteck werden Stähle mit 13–14 % Chrom verwendet.
• Für chirurgische Instrumente werden Stähle mit 18–20 % Chrom und 8–10 % Nickel eingesetzt; diese sind auch resistent gegen Meerwasser.
• Stähle mit hoher Beständigkeit gegen heiße Oxidation enthalten 20–30 % Chrom und etwa 5 % Aluminium.

Mangan (Mn)

Mangan ist eines der grundlegenden und unverzichtbaren Elemente in vielen Legierungen. Mangan ist ein Austenitbildner und verhindert in Kombination mit Schwefel die Bildung von Eisensulfid an den Korngrenzen, was den Walz- und Laminierungsprozess stark beeinträchtigen würde. Mangan erhöht die Härtbarkeit und wird außerdem zur Desoxidation und zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften eingesetzt.