Edelstahl vs. Kohlenstoffstahl für Metallbau: Ein praktischer Leitfaden

Bei Ihrem nächsten Metallbauprojekt ist es wichtig zu überlegen, welche Stahlsorte verwendet werden soll. Die Wahl des richtigen Stahls für ein Metallbauprojekt ist eine entscheidende, aber selten erwähnte Entscheidung. Es gibt viele Stahlsorten, die zwei häufigsten sind Edelstahl und Kohlenstoffstahl. Obwohl diese beiden optisch ähnlich aussehen, unterscheiden sie sich in wichtigen Nuancen. Um Ihnen die Entscheidung zu erleichtern, hier eine detaillierte Gegenüberstellung der Eigenschaften von Kohlenstoffstahl und Edelstahl.

Grundlagen zu Kohlenstoffstahl und Edelstahl

Stahl besteht hauptsächlich aus Eisen und ca. 2 % Kohlenstoff. Überschreitet der Kohlenstoffgehalt 2 %, spricht man von Gusseisen. Obwohl Gusseisen nützliche Anwendungen hat, wird es im Metallbau selten verwendet. Liegt der Kohlenstoffgehalt unter 1 %, entsteht Kohlenstoffstahl. Dieser enthält meist Spuren von Mangan, Phosphor, Schwefel, Silicium und Phosphor. Der niedrigere Kohlenstoffgehalt macht den Stahl leichter zerspanbar, duktiler und leichter schweißbar.

Edelstahl ist im Wesentlichen Kohlenstoffstahl mit hohem Chromgehalt. Der Chromgehalt beträgt meist ca. 10,5 %. Chrom hat eine starke Affinität zu Sauerstoff, was Edelstahl ideale Korrosionsbeständigkeit verleiht. Normaler Kohlenstoffstahl verbindet sich mit Sauerstoff und rostet. Bei Edelstahl bilden Chromoxid-Verbindungen an der Oberfläche eine Schutzschicht, die Rost verhindert. Kratzt man die Oberfläche, bilden sich an der neu freigelegten Chromschicht neue sauerstoffbindende Verbindungen, die vor Rost schützen.

Faktoren bei der Wahl zwischen Edelstahl und Kohlenstoffstahl

Vielleicht offensichtlich, aber der Ausgangspunkt ist: Was benötigt die Anwendung? Festigkeit? Attraktive Optik? Oder nur niedrigste Kosten? Je nach Ziel gibt es entscheidende Faktoren:

• Oberflächenfinish / Optik / Korrosionsbeständigkeit
• Duktilität
• Festigkeit
• Schweißbarkeit
• Kosten

Vergleichen wir Kohlenstoff- und Edelstahl Punkt für Punkt.

Oberflächenfinish / Optik / Korrosionsbeständigkeit

Selbst für Laien weisen Kohlenstoffstahl und Edelstahl deutliche Unterschiede auf. Normalerweise wirkt Kohlenstoffstahl matt und stumpf. Edelstahl hingegen erscheint glänzender und ist in verschiedenen Güten erhältlich, die den Chromgehalt so weit erhöhen, dass die Stahloberfläche wie ein Spiegel reflektiert.

Beide können geschliffen und poliert werden, um hell und glänzend zu wirken. Kohlenstoffstahl muss jedoch nach dem Polieren schnell mit einem Lacküberzug versehen werden, um Anlaufen und schließlich Rost zu vermeiden.

Im Metallbau erfordert Kohlenstoffstahl meist eine Beschichtung zum Rostschutz. Pulverbeschichtung und Lack sind gängige Optionen. Beide erfordern Oberflächenvorbehandlung, besonders Lack benötigt möglicherweise regelmäßige Nachbehandlung.

Sofern nicht in stark chlorhaltiger Atmosphäre eingesetzt, benötigt Edelstahl diesen Schutz nicht. Schwimmbäder und Meerwasser sind Umgebungen, die Chloridkorrosion verursachen können. Tritt dies auf, sollte ein Edelstahl mit höherer Chloridbeständigkeit gewählt werden, z. B. 1.4401 (316).

Duktilität

Duktilität bezeichnet im Wesentlichen, wie leicht sich ein Metall dehnen oder biegen lässt, ohne zu brechen. Biegeoperationen (z. B. Abkantpressen) erfordern meist Metalle mit hoher Duktilität. Wir biegen duktile Metalle üblicherweise mit kleinen Radien, obwohl sie bei scharfen Winkeln reißen können.

Kohlenstoffstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hat hervorragende Duktilität. Bei Edelstahl hängt die Duktilität weitgehend von der Legierung ab. Neben Chrom enthält austenitischer Edelstahl viel Nickel und weist gute Duktilität auf. Der häufigste ist Güte 1.4301 (304).

Edelstähle mit höherem Kohlenstoffgehalt (z. B. Güten 1.4021 (420) und 1.4125 (440)) haben sehr geringe Duktilität. Daher werden sie in der Fertigung selten eingesetzt.

Festigkeit

Als Faustregel gilt: Festigkeit ist umgekehrt proportional zur Duktilität. Stärkere Metalle sind schwerer zu formen. Jede Güte von Edelstahl ist stärker als gewöhnlicher niedriglegierter Kohlenstoffstahl.

Als einer der am häufigsten verwendeten Stahlwerkstoffe ist Kohlenstoffstahl hoch formbar und in verschiedenen Kohlenstoffgehaltsstufen erhältlich. Niedrigkohlenstoffstahl ist wegen seiner Festigkeit und niedrigen Kosten beliebt, während Hochkohlenstoffstahl aufgrund seines geringeren Gewichts und der Fähigkeit, eine feine Schneide zu halten, spezielle Nischenanwendungen findet.

Schweißbarkeit

Mit steigendem Kohlenstoffgehalt wird das Schweißen von normalem Kohlenstoffstahl zunehmend schwieriger. Übersteigt der Kohlenstoffgehalt 1 %, ist meist Vorwärmen erforderlich, um ein gutes Schweißergebnis zu gewährleisten.

Edelstahl ist schwer zu schweißen, da seine Wärmeleitfähigkeit niedriger ist als die von normalem Kohlenstoffstahl. Anders ausgedrückt: Betrachtet man den Unterschied in der elektrischen Leitfähigkeit, ist die Schweißbarkeit von austenitischem Edelstahl sehr gut. Ein besonders nützliches Merkmal von austenitischem Edelstahl: Er härtet beim Erhitzen nicht aus. Das bedeutet, der Wärmeeinflussbereich härtet beim Schweißen nicht aus. Allerdings erhöht das Schweißen die Korrosionsanfälligkeit.

Kosten

Kosten sind ein wichtiger Faktor für jedes Projekt. Obwohl die Kosten verschiedener Güten variieren, ist Edelstahl generell teurer als Kohlenstoffstahl. Es gibt jedoch mildernde Faktoren: Da Edelstahl stärker ist, kann man weniger Material verwenden. Zudem entfällt durch die höhere Korrosionsbeständigkeit der Anstrich. Berücksichtigt man die Fertigungszeit, verringert sich der Kostenunterschied erheblich.

Kurz gesagt: Was ist der Unterschied zwischen Edelstahl und Kohlenstoffstahl?

• Edelstahl hat hohen Chromgehalt und dient als Schutzschicht gegen Korrosion und Rost.
• Kohlenstoffstahl hat hohen Kohlenstoffgehalt und korrodiert/rostet schnell bei Feuchtigkeit.
• Edelstahl ist optisch ansprechender und eignet sich für Dekorprodukte.
• Kohlenstoffstahl ist stärker und langlebiger als Edelstahl.

Was wir bei der Metallbearbeitung mit Edelstahl und Kohlenstoffstahl anbieten

Obwohl Edelstahl und Kohlenstoffstahl unterschiedlich sind, ist keiner dem anderen per se überlegen – der Kontext entscheidet. Jeder Stahltyp hat Vor- und Nachteile, die Ihnen helfen, den Stahl auf die Anforderungen abzustimmen. Darüber hinaus bieten wir auch nachgelagerte Veredelungsdienstleistungen wie Schwarzoxid, Pulverbeschichtung, Verchromen, Vernickeln und weitere Prozesse an. Bei SANS Machining sind wir bereit, diese Entscheidung zu vereinfachen – kontaktieren Sie uns jetzt mit Ihrer Anfrage zum nächsten Metallbauprojekt.