Edelstahlfertigung: Vom Rohstoff zum Fertigprodukt

Edelstahl ist für seine allgegenwärtigen praktischen Anwendungen bekannt – er findet sich in einer Vielzahl kommerzieller und industrieller Bereiche.

Da Edelstahl Chrom enthält, ist er hochbeständig gegen Rost und Korrosion.

Seine Fähigkeit, hohen Temperaturen, hohem Druck standzuhalten und dabei duktil und formbar zu bleiben, macht ihn ideal für ein breites Spektrum oxidationsbeständiger Anwendungen.

Edelstähle sind von Natur aus Eisenlegierungen mit einem Chromgehalt von mindestens 10,5 %.

Weitere Legierungselemente sind Kupfer, Titan, Nickel, Molybdän, Stickstoff und Kohlenstoff. Sie werden zugesetzt, um Eigenschaften wie Zähigkeit und Umformbarkeit zu verbessern.

Aufgrund seiner Vielseitigkeit existiert eine breite Palette an Edelstahl-Fertigungstechniken.

Die Bedeutung von Chrom in der Edelstahlfertigung

Chrom ist ein hartes, korrosionsbeständiges Element, das dem Edelstahl seine Korrosionsbeständigkeit verleiht. Es ist ein unverzichtbares Element in der Edelstahlherstellung und hat keine brauchbare Alternative.

In Gegenwart oxidierender Agenten bildet sich auf der Oberfläche ein unsichtbarer Passivfilm (Chromoxid).

Da dieser Film fest auf der Stahloberfläche haftet, schützt er das Material vor Umwelteinflüssen und unterbindet die elektrochemischen Reaktionen, die Korrosion verursachen.

Wie Edelstahl hergestellt wird

Die Edelstahlherstellung umfasst eine Reihe von Prozessschritten.

1. Schmelzen und Gießen

Die Legierungsbestandteile werden in einem Elektroofen 8 bis 12 Stunden geschmolzen, bis die Metalle flüssig sind.

Die Schmelze wird anschließend in einem Argon-Sauerstoff-Dekarburiereinsatz (AOD) entkohlt, um überschüssigen Kohlenstoff zu entfernen. Dabei werden Argon, Sauerstoff und Stickstoff in die flüssige Schmelze eingeblasen.

In diesem Stadium können weitere Legierungselemente wie Nickel und Molybdän zugesetzt werden, um die Eigenschaften zu optimieren.

2. Feinabstimmung und Formgebung

Beim Feinabstimmen (Tuning) wird die Schmelze langsam gerührt, um unerwünschte Elemente zu entfernen und die richtige chemische Zusammensetzung beizubehalten.

Nach Abschluss wird der flüssige Stahl in Formen gegossen. Durch Stranggießen entstehen Brammen, Blöcke (rund oder quadratisch), Blumen (rechteckig) und Rohre.

3. Warmwalzen

Warmwalzen ist die Wärmebehandlung der Endprodukte nach dem Formen. Die Brammen werden auf 1.100 bis 1.300 °C erhitzt, abhängig vom Stahlgrad.

Durch das Erhitzen werden Blöcke und Blumen weiter zu Stab und Draht umgeformt, Brammen zu Bändern, Blechen und Platten.

Die Plattendicke reicht von 3 mm bis 60 mm.

4. Kaltwalzen

Kaltwalzen erfolgt bei relativ niedrigen Temperaturen. Der Prozess reduziert nicht nur die Dicke, sondern erzeugt auch glatte, glänzende, kaltgewalzte Oberflächen.

5. Glühen und Beizen

Glühen dient zur Erweichung des Edelstahls und Verbesserung der Duktilität. Dabei entsteht eine Zunderschicht, die meist durch Beizen entfernt wird.

Beim Beizen wird der Stahl in ein Gemisch aus Salpetersäure und Flusssäure getaucht. Alternativ kann die Zunderentfernung durch Elektrolyse (Elektropolieren) erfolgen.

6. Schneiden

Schneidoperationen sind notwendig, um dem Endprodukt die gewünschte Form oder Größe zu geben.

Mechanisches Schneiden nutzt Scherenmesser (Geradschnitt), Rundmesser (Rundschnitt) oder Stahlklingen. Weitere Methoden sind Nibbeln und Stanzen.

7. Oberflächenveredelung

In Anwendungen, in denen die Optik eine Rolle spielt, verleiht eine Oberflächenveredelung dem Stahl ein attraktives Erscheinungsbild.

Manche Veredelungen erleichtern auch die Reinigung – wichtig für Küchengeräte.

Oberflächenveredelungen sind meist Ergebnis des Fertigungsprozesses. Beispiel: Glühen, Zundern und Entzundern ergeben ein mattes Finish. Kombiniertes Glühen und Kaltwalzen bei kontrollierten Temperaturen erzeugt ein reflektierendes Finish. Schleifbänder und Schleifscheiben können zum Polieren eingesetzt werden.

Zusammenfassung

Aktuell gibt es über 60 Edelstahlsorten, kategorisiert nach Legierungselementen ihrer Mikrostruktur. Die drei gängigsten Typen sind austenitisch, ferritisch und duplex.

Jeder Typ unterscheidet sich durch Chromgehalt und Anteil weiterer Elemente.

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