Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl verstehen

Edelstahl ist bekannt für seine Korrosionsbeständigkeit in vielen Umgebungen, in denen Kohlenstoff- und niedriglegierte Werkzeugstähle korrodieren würden. (Hintergrundlektüre: Eine Einführung in Edelstähle.) Die Korrosionsbeständigkeit resultiert aus einer sehr dünnen (ca. 5 Nanometer) Oxidschicht auf der Stahloberfläche. Diese Oxidschicht wird als passive Schicht bezeichnet, da sie die Oberfläche elektrochemisch passiv in Gegenwart korrosiver Umgebungen macht.

Die passive Schicht bildet sich durch das dem Edelstahl zugesetzte Chrom. Edelstahl muss mindestens 10,5 % Chrom enthalten, damit sich die passive Schicht bilden kann. Je mehr Chrom hinzugefügt wird, desto stabiler wird die passive Schicht und desto besser die Korrosionsbeständigkeit. (Mehr zu Chrom siehe: Die Rolle von Chrom bei interkristalliner Korrosion.) Andere Elemente wie Nickel, Mangan und Molybdän können hinzugefügt werden, um die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl zu verbessern.

Eine weitere Voraussetzung für die Bildung und Erhaltung der passiven Schicht ist, dass die Stahloberfläche Sauerstoff ausgesetzt sein muss. Die Korrosionsbeständigkeit ist am größten, wenn der Stahl offen exponiert ist und die Oberfläche frei von Ablagerungen gehalten wird. Wenn Passivität unter Bedingungen zerstört wird, die eine Wiederherstellung des passiven Films nicht zulassen, dann korrodiert Edelstahl ähnlich wie Kohlenstoff- oder niedriglegierter Stahl. Beispielsweise erzeugt das Abdecken eines Teils der Oberfläche – beispielsweise durch Biofouling, Lackieren oder Einbau einer Dichtung – einen sauerstoffarmen Bereich unter der abgedeckten Region. Der sauerstoffarme Bereich ist anodisch relativ zur gut belüfteten, offen exponierten Oberfläche, was möglicherweise zur Korrosion der abgedeckten Region führt.

Lochfraß in 304 Edelstahl.

Unter bestimmten Umständen kann die passive Schicht an lokalisierten Stellen auf einer gut exponierten Edelstahloberfläche zusammenbrechen. Wenn dies geschieht, kann das Metall an den lokalisierten Stellen korrodieren. Dies wird Lochfraßkorrosion genannt. Eine häufige Ursache für Lochfraßkorrosion ist die Exposition gegenüber wässrigen Umgebungen, die Chlorid enthalten. Beispiele sind Küstenatmosphären, Streusalz kombiniert mit Regenwasser und sogar Leitungswasser mit hohem Chloridgehalt.

Interkristalline Korrosion von 304 Edelstahl.

Bei der Fertigung von Edelstahlkomponenten oder -strukturen ist es möglich, die Korrosionsbeständigkeit zu verschlechtern. Dies tritt auf, wenn austenitische Edelstähle (z. B. Güte 304) Temperaturen zwischen ca. 425 °C (797 °F) und 870 °C (1598 °F) ausgesetzt sind. Wenn die Expositionszeit zu lang ist, verlieren die Bereiche in der Nähe der Korngrenzen des Metalls ihre Korrosionsbeständigkeit und können bei Exposition gegenüber einer korrosiven Umgebung bevorzugt angegriffen werden. Die Körner fallen aus und das Metall verliert an Festigkeit. Die erhöhte Korrosionsanfälligkeit durch diese mikrostrukturelle Veränderung wird als Anlaufen (Sensitisierung) bezeichnet.

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Der Artikel und die Bilder erschienen zuvor unter https://www.imetllc.com/why-is-stainless-steel-corrosion-resistant/. Nachdruck mit Genehmigung. Copyright Industrial Metallurgists, LLC.