Edelstahl – 304, 316, säurebeständig oder andere – was ist das für ein Material?

# Was ist Edelstahl? # rostfrei # säurebeständig

Edelstahl ist kein einheitliches Material – es handelt sich um eine Gruppe von Stahllegierungen, die dank eines ausreichenden Chromgehalts (mindestens 10,5%) mehr oder weniger korrosionsbeständig sind, abhängig von ihrer Zusammensetzung. Umgangssprachlich als „rostfreier Stahl“ bezeichnet, findet er breite Anwendung sowohl in der Industrie als auch im täglichen Leben – von Küchenausstattung bis hin zu industriellen oder hydraulischen Installationen. Abhängig von der chemischen Zusammensetzung und den Eigenschaften unterscheidet man verschiedene Edelstahlsorten, die sich durch unterschiedliche Eigenschaften und Preise auszeichnen, auch wenn sie ähnlich aussehen.

Rostet Edelstahl niemals? Korrodiert er nicht?

Das ist eine verbreitete Meinung unter Laien. Wie bereits erwähnt, gibt es verschiedene Arten von Edelstahl, und je nach chemischer Zusammensetzung und dem Grad des Schutzes (sog. Passivierung) kann er unter bestimmten Bedingungen dennoch rosten – also korrodieren, wenn auch natürlich nur unter sehr schwierigen Bedingungen wie z.B. Kontakt mit aggressiven Medien, langfristige Einwirkung von Mineralsalzen oder Chloriden usw. Der Schlüssel liegt in der richtigen Auswahl des Edelstahltyps mit dem entsprechenden Passivierungsgrad für die jeweilige Anwendung und die potenzielle Aggressivität der Umgebung.

Sicherlich weiß jeder von uns, dass z.B. die Radkästen von Autos mit den Jahren Rost ansetzen können – oder dass das Salz, das im Winter von Straßenarbeitern gestreut wird, die Karosserie beschädigen kann, die schließlich aus Edelstahl besteht. Edelstahl kann unter bestimmten Bedingungen also sehr wohl rosten, und das Attribut „rostfrei“ ist hier nicht bedingungslos.

Welche Arten von Edelstahl gibt es und wie korrosionsbeständig sind sie?

Im Folgenden geben wir einen kurzen Überblick über die verschiedenen Edelstahlsorten und betrachten ihre chemische Zusammensetzung, um zu untersuchen, welchen Einfluss deren Gehalt auf ihre Korrosionsbeständigkeit hat. Welche davon ist eine gute Wahl, warum wird in bestimmten Anwendungen die eine oder andere Edelstahlsorte verwendet, und schließlich – wie wirkt sich das auf die Wirtschaftlichkeit aus?

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Edelstahl 304 – vielleicht die beliebteste Sorte

Edelstahl 304 oder S304 ist eine der weltweit am häufigsten verwendeten Edelstahlsorten. Er gehört zur Gruppe der austenitischen Stähle und enthält etwa 18% Chrom und 8% Nickel. Die Edelstahlsorte 304 zeichnet sich aus durch:

• ziemlich gute Beständigkeit gegen die meisten Witterungseinflüsse und viele Chemikalien,
• einfache Verarbeitung und Schweißbarkeit, was für die Wirtschaftlichkeit von großer Bedeutung ist,
• breite Anwendung in der Lebensmittelindustrie, Gastronomie, Bauwesen und der Herstellung von Sanitäranlagen – auch in Wasserinstallationen.

Es handelt sich um einen rostfreien, aber nicht vollständig säurebeständigen Stahl ohne vollständigen Schutz – er kann in chloridhaltigen Umgebungen (z.B. Salzwasser) korrodieren. Dennoch wird er sehr häufig für die Herstellung gängiger Zubehörteile oder Komponenten der Heizungs- oder Sanitärtechnik verwendet, wie z.B. Bodenabläufe, Heizungsverteiler, Filter oder Komponenten von Heizungssystemen. Aufbereitetes Wasser, wie es im Netz vorkommt, stellt für den Stahl S304 kein Problem dar. Er eignet sich jedoch nicht für Grundwasser, unterirdisches und nicht aufbereitetes Wasser, da diese oft Mineralsalze enthalten können, die mit der Zeit Korrosion verursachen (natürlich hängt dies auch vom Gehalt solcher Salze ab).

Edelstahl 316 – säurebeständig

Edelstahl 316 ist eine verbesserte Version von Edelstahl 304, mit einem Zusatz von Molybdän (mind. 2–3%), was seine Korrosionsbeständigkeit in aggressiven Umgebungen wie der chemischen Industrie deutlich erhöht. Da Molybdän seine Beständigkeit gegen saure Umgebungen erhöht:

• wird Edelstahl 316 als säurebeständiger Stahl bezeichnet und umgangssprachlich als „Säurestahl“ bekannt,
• findet er Anwendung in Anlagen, die Korrosion ausgesetzt sind – in der Chemie, Pharmazie, Schifffahrtsindustrie oder im Krankenhauswesen.

Säurebeständiger Edelstahl 316 – kann ebenfalls unter sehr aggressiven Medien korrodieren – aber es besteht auch die Möglichkeit, den Molybdängehalt zu erhöhen, was automatisch seine Beständigkeit z.B. gegen salzhaltiges Wasser erhöht.

Bei größeren Blöcken aus Edelstahl 316 handelt es sich im Grunde um ein Material, das gegen Wasser mit begrenztem Salzgehalt beständig ist – wenn es sich um Stahl mit hohem Molybdängehalt handelt, kann er sogar in der Schiffbauindustrie, also in Booten, die in salzhaltigem Wasser fahren, eingesetzt werden.

Korrodierter Edelstahl 316 niemals?

➡️ Anders sieht jedoch die Beständigkeit von Edelstahl gegen Salz, Chloride und Mineralsalze bei dünnen Stahlblechen aus – hier kann der Salzgehalt zu Schäden führen und würde tatsächlich einen hohen Molybdängehalt und besonderen Schutz erfordern. Ein Beispiel hierfür sind Plattenwärmetauscher – Geräte aus dem Bereich der Heizungstechnik, die als Komponenten von Kesseln oder Wärmepumpen eingesetzt werden. Sie bestehen aus Platten mit einer Dicke von nur 0,3 mm – weshalb sie selbst bei Verwendung von Edelstahl 316 nicht mit salzhaltigem Wasser oder Grundwasser, dessen Zusammensetzung unbekannt ist, eingesetzt werden sollten.

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Andere Edelstahlsorten

Neben den Stahlsorten 304 und 316 gibt es noch andere – aber diese sind spezialisierter, weshalb man seltener von ihnen hört. Beispiele sind:

• Edelstahl 430 – ferritisch, nickelarm, weniger korrosionsbeständig, aber günstiger; verwendet z.B. in Haushaltsgeräten.
• Edelstahl 201 – austenitisch, mit geringerem Nickelgehalt, anfälliger für Korrosion, aber oft in Dekorationen und Möbeln eingesetzt – für Anwendungen ohne Wasserkontakt.
• Duplex-Stahl – vereint Eigenschaften von ferritischem und austenitischem Stahl, sehr robust und korrosionsbeständig, wird in speziellen industriellen Anwendungen eingesetzt.

Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Edelstahlsorten mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit – mit höherem Molybdängehalt, worauf wir später im Artikel eingehen werden.

Säurebeständiger Stahl oder Edelstahl – was ist der Unterschied?

Diese Begriffe decken sich nicht immer. Nicht jeder Edelstahl ist säurebeständig, aber jeder säurebeständige Stahl ist rostfrei.

• Rostfreier Stahl (umgangssprachlich: rostfrei) – z.B. beständig gegen Feuchtigkeit, kann mit Wasser verwendet werden, aber nicht sehr beständig gegen saure Umgebungen.
  Mit höherem Korrosionsrisiko in salzhaltigen Umgebungen oder langfristig in sauren Umgebungen.
• Säurebeständiger Stahl (umgangssprachlich: Säurestahl) – beständiger gegen aggressive chemische Substanzen (z.B. Säuren und Salze).
  Natürlich relativ, denn wie oben erwähnt – kann säurebeständiger Stahl je nach Zusammensetzung ebenfalls unterschiedliche Gehalte und Passivierungen aufweisen.

Warum wird Molybdän zu rostfreiem Stahl hinzugefügt?

Warum wird Molybdän hinzugefügt? Die Antwort ist einfach. Molybdän ist ein Element, das die Korrosionsbeständigkeit von rostfreiem Stahl erhöht, da es als chemisches Element selbst eine sehr hohe Beständigkeit aufweist. Die Zugabe von Molybdän ist natürlich ein zusätzlicher Kostenfaktor bei der Stahlproduktion in Stahlwerken, aber einige Anwendungen erfordern dies.

Molybdän (Mo) verbessert in Stahl:

• Beständigkeit gegen Lochfraß- und Spaltkorrosion (insbesondere in Gegenwart von Chloriden, z.B. in Meerwasser),
• Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion in sauren Umgebungen,
• Festigkeit bei hohen Temperaturen.

Alternative zu Edelstahl – wenn nicht Stahl, dann vielleicht ... Titan

In gewöhnlichem rostfreiem Stahl 304 – ist der Molybdängehalt in der Regel nur spurenweise vorhanden, in säurebeständigem Stahl 316 – beträgt er mindestens 2-3 %, aber es gibt auch Legierungen mit bis zu 10% Molybdän. Natürlich muss man dennoch bedenken, dass Molybdän in rostfreiem Stahl nicht immer die ultimative Lösung ist, die Beständigkeit garantiert. Darüber hinaus hat Stahl noch einen Nachteil – er ist schwer. Deshalb wird in vielen Anwendungen Titan verwendet, das als maximal beständig und zugleich leicht gilt. Titan (Ti) ist jedoch ein seltenes Material – und daher viel teurer als Stahl. Nachfolgend ein beispielhafter Vergleich von Poolwärmetauschern aus Stahl und aus Titan – der den Preisunterschied veranschaulicht.

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Beispiele für rostfreien Stahl mit höherem Molybdängehalt

Ein höherer Molybdängehalt führt im Grunde dazu, dass die Legierung technisch gesehen eine etwas andere Klassifizierung erhält. Um unseren Artikel vollständig zu machen, listen wir daher im Folgenden auch Beispiele für andere Edelstahlsorten auf. Man kann auf Bezeichnungen wie diese stoßen:

• 316L (kohlenstoffarme Variante von 316) – ca. 2–2,5% Mo – im Grunde (vereinfacht gesagt) mit säurebeständigem Stahl vergleichbar, zumindest was die praktische Anwendung in klassischen Anwendungen betrifft. Der genaue Molybdängehalt im Stahl und kleine Unterschiede in der Größenordnung von z.B. 0,2% sind erst in spezialisierten Anwendungen von Bedeutung.
• 317 / 317L – ca. 3–3,5% Mo – besser als 316 in chemischen Umgebungen.
• 904L – ca. 4–5% Mo – sehr korrosionsbeständig, wird z.B. in der chemischen und maritimen Industrie eingesetzt.

Interessante Fakten – wann wurde Stahl erfunden, und wann Edelstahl?

Obwohl Stahl bereits in der Antike bekannt war, war es im Grunde unmöglich, ihn breit einzusetzen, da man keine Methode zu seiner massenhaften und relativ kostengünstigen Produktion kannte. Er war eine Seltenheit, z.B. waren im Mittelalter Stahlschwerter so wertvoll, dass sie nur selten von Rittern besessen wurden, die sich stattdessen meist mit Eisenwaffen begnügten – entgegen den Mythen und populären Filmen.

Der Durchbruch kam im 19. Jahrhundert – im Jahr 1856, als Henry Bessemer in Großbritannien das erste erfolgreiche industrielle Verfahren zur Stahlherstellung aus Roheisen entwickelte – das die Entfernung von Verunreinigungen durch Einblasen von Luft ermöglichte. Dies ermöglichte den Aufbau der Welt, wie wir sie kennen – erst jetzt wurde die rasche Entwicklung der Eisenbahn möglich, die mit der Zeit sogar entfernte Städte verband und die Existenz der Welt, wie wir sie kennen, ermöglichte.

Edelstahl wurde jedoch erst später entwickelt – im Jahr 1913, ebenfalls in England, das sich damals auf den Krieg mit Deutschland vorbereitete, der ein Jahr später als Erster Weltkrieg ausbrach.

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