Werkstoffe: Superlegierungen

Werkstoff­nummer Werkstoff­name Material­eigenschaften  
1.4006 Ferritische Edelstähle korrosionsträge ▼

Die ferritischen Edelstähle werden in zwei Gruppen eingeteilt:
    •    mit ca. 10 bis 14% Chrom
    •    mit ca. 14 bis 18% Chrom
Die 10 bis 14%igen Chromstähle werden aufgrund ihres geringen Chromgehaltes nur als ’korrosionsträge’ bezeichnet. Sie kommen dort zum Einsatz, wo Lebensdauer, Sicherheit und Wartungsarmut im Vordergrund stehen und keine besonderen Anforderungen an das Erscheinungsbild gestellt werden. Dies ist zum Beispiel im Container-, Waggon- und Fahrzeugbau der Fall.
Ferritische Stähle mit höherem Chromgehalt sind korrosionsbeständiger und werden deshalb z.B. in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, sowie bei medizinischen Geräten eingesetzt.

Textergänzung?

1.4301 Austenitische Edelstähle hohe Korrosionsbeständigkeit ▼

Die austenitischen Edelstähle, auch CrNi-Stähle genannt, mit Ni-Gehalten über 8% bilden unter den Gesichtspunkten Verarbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und mechanische Eigenschaften die günstigste Kombination. Die hohe Korrosionsbeständigkeit ist die wichtigste Eigenschaft dieser Edelstahlsorte. Aus diesem Grund werden austenitische Edelstähle in Bereichen mit aggressiven Medien eingesetzt. Zum Beispiel beim Kontakt mit chloridhaltigem Seewasser, in der chemischen oder der Lebensmittelindustrie.

Austenitisch-ferritische Edelstähle werden wegen ihrer zwei Gefügebestandteile oft als Duplex-Stähle bezeichnet. Die hohe Dehnbarkeit bei gleichzeitiger Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit lassen diese Stähle speziell im Bereich der Off-Shore-Technik zum Einsatz kommen.

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1.4006 Martensitische Edelstähle hohe Festigkeit ▼

Die martensitischen Edelstähle mit 12-18% Cr und mit C-Gehalten über 0,1%, sind bei Temperaturen über 950-1050°C austenitisch. Ein schnelles Abkühlen (Abschrecken) führt zur Bildung eines martensitischen Gefüges. Dieses Gefüge besitzt speziell im vergüteten Zustand eine hohe Festigkeit, die mit steigendem C-Gehalt noch weiter zunimmt. Diese Stähle werden zum Beispiel für die Herstellung von Rasierklingen, Messern oder Scheren eingesetzt. Voraussetzung für eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit ist eine geeignete Oberflächenausführung, die zum Beispiel durch Schleifen erreicht werden kann. Mehr ▼

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1.4462 Duplex hohe Festigkeit und Duktilität ▼

Duplexstahl
Als Duplexstahl bezeichnet man einen Stahl, der ein zweiphasiges Gefüge aufweist, das aus einer Ferrit-(δ-Eisen-)Matrix mit Inseln aus Austenit (γ-Eisen) besteht. Diese Gefügeausbildung wird erreicht, indem man den Stahl mit Ferritbildnern (z. B. Cr) und Austenitbildnern (z.B. Ni, N, Mn, …) legiert, wobei der Gehalt an Austenitbildnern so eingestellt wird, dass nicht das gesamte Gefüge bei Raumtemperatur austenitisch werden kann (z. B. Ni < 8 %). Nach der Warmformgebung wird durch eine spezielle Wärmebehandlung dafür gesorgt, dass sich die Austenitbildner in einzelnen Bereichen konzentrieren, die dann bis hinab zur Raumtemperatur stabil austenitisch sind. Mehr ▼

Mechanische Eigenschaften
Duplexstähle zeichnen sich durch ihre Kombination von Eigenschaften aus, die eine Mischung aus den Eigenschaften rostfreier Chromstähle (ferritisch oder martensitisch) und rostfreier Chrom-Nickel-Stähle (austenitisch) darstellen. Sie haben höhere Festigkeiten als die rostfreien Chrom-Nickel-Stähle, weisen dabei aber eine höhere Duktilität auf als rostfreie Chromstähle. Ihr Verhalten bei wechselnder Beanspruchung weist bis zu einem Austenitanteil von etwa 40% im Gegensatz zu reinen Austeniten noch eine Dauerschwingfestigkeit auf. Die Ergebniskurve aus dem Kerbschlagbiegeversuch (wird auch als AVT-Kurve bezeichnet) weist bei Duplexstählen im Gegensatz zu ferritischen oder gar martensitischen rostfreien Stählen keinen Steilabfall in der Energieabsorption auf, das heißt, es gibt zwar eine Hoch- und eine Tieflage, die Energieabsorption ist jedoch trotzdem über einen weiten Temperaturbereich auf einem hohen Niveau. Je niedriger die Prüftemperatur, desto geringer die Energieabsorption, da der Werkstoff mehr und mehr versprödet.

Korrosionseigenschaften
Die Duplexstähle zählen zu den rost- und säurebeständigen Stählen (DIN-EN 10088 T1 bis T3). Seit den 1970er Jahren sind einige nichtrostende Duplex-Stähle entwickelt worden. Weit verbreitet ist heute eine stickstofflegierte Variante, die unter der Bezeichnung 1.4462 (X2CrNiMoN 22-5-3) nach DIN EN 10088/2 geführt wird. Duplex-Werkstoffe enthalten, verglichen mit korrosionsbeständigen rein austenitischen Stählen, weniger Nickel (etwa 4 bis 8 %), jedoch meist einen deutlich höheren Chromgehalt. Aufgrund des Nickelgehalts, der für die mechanischen Eigenschaften sehr wichtig ist, sich aber ungünstig auf den PREN-Index auswirkt, sind sie gefährdet für interkristalline Korrosion. Um dem entgegen zu wirken, wird teilweise Stickstoff als Austenitbildner im Austausch für einen gewissen Anteil an Nickel zugesetzt. Eine weitere Möglichkeit, die Korrosionsbeständigkeit weiter zu verbessern, ist der Zusatz von Molybdän.
Ein wichtiger Vorteil bezüglich der Korrosionseigenschaften ergibt sich wiederum aus der Zweiphasigkeit des Gefüges. An den Phasengrenzen, insbesondere beim Übergang von Ferrit auf den duktileren Austenit, kommen Risse, wie sie bei der Spannungsrisskorrosion entstehen, aus bruchmechanischen Gründen zum Stillstand.

Verwechslungsgefahr
Der Unterschied zum Dualphasenstahl sind einerseits die Volumenanteile der Gefügephasen, andererseits die Gefügezusammensetzung. Bei den Duplexstählen liegt ein ferritisch-austenitisches Gefüge vor, während Dualphasenstähle ein ferritisch-martensitisches Gefüge aufweisen. Zudem bestehen Duplexstähle aus gleichen Volumenanteilen an ferritischem und austenitischem Gefüge, während Dualphasenstähle zu etwa 80–90% aus Ferrit und nur zu etwa 10–20% aus Martensit oder anderen härteren Phasen bestehen.

1.4410 Superduplex höchste Korrosionsbeständigkeit ▼

Superduplex, ein nichtrostender ferritischer-austenitischer Stahl. Höchste Korrosionsbeständigkeit und gute Festig- keitseigenschaften. Gute Schweißbarkeit, eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist nicht erforderlich. Ausgezeichnete Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion, Spannungsriß-, Schwingungsriß-, Loch- und Spaltkorrosion sowie Erosionskorrosion. Einsatztemperatur bei Langzeitbeanspruchung max. 280°C (kurzzeitige Überschreitung bis 300°C zulässig).
Erforderliche Oberflächenbeschaffenheit: gebeizt oder bearbeitet.

Verwendung
Meerwasserbeaufschlagte Bauteile wie Wärmetauscher, Förder- oder Injektionspumpen, Propellerwellen, hochbeanspruchte Teile in Chemie- und Abwasseranlagen und für Erdöl- und Erdgasförderung (z.B. Verteilerstücke), Separatoren, Turbinen- und Gebläseschaufeln, Niederdruckkompressorkomponenten. Mehr ▼

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2.4617 Hastelloy salzsäurebeständig & warmfest ▼

Hastelloy ist der Markenname einer Nickelbasislegierung der Firma Haynes International, Inc. Die damit bezeichnete Gruppe von Werkstoffen ist gegen viele aggressive Chemikalien beständig. Mehr ▼

Hastelloy B
Die Hastelloy-B-Legierungen zählen zur Gruppe der hochkorrosionsbeständigen Nickel-Molybdän-Legierungen. Hastelloy B enthält 26% bis 30% Molybdän. Diese Werkstoffe zeichnen sich durch sehr gute Beständigkeit in reduzierenden Medien aus, z.B. in Salzsäure im gesamten Konzentrations- und Temperaturbereich.
Hastelloy B > 2.4617 > NiMo28
Hastelloy B-2 > 2.4617 > NiMo28
Hastelloy B-3 > 2.4600 > NiMo29Cr

Hastelloy C
Hastelloy C wurde ursprünglich als Werkstoff für Abtriebsdüsen von Düsentriebwerken entwickelt. Die sehr gute Temperaturbeständigkeit führte aber auch zur Verwendung in anderen Bereichen der Technik. Diese Nickel-Chrom-Molybdän-Legierungen zeichnen sich durch hervorragende Beständigkeit in oxidierenden und reduzierenden Medien, auch bei erhöhten Temperaturen aus. Die Legierung CX2M [Hastelloy C-22] bietet gute Beständigkeit gegen nasse Medien, z. B. Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Chlorgas, Säuregemische aus Schwefelsäure und oxidierenden Säuren mit Chloridionen. Besonderes Merkmal dieser Legierung ist ihre hohe Beständigkeit gegen Spalt-, Loch- und Spannungsrißkorrosion bei erhöhten Temperaturen unter oxidierenden und reduzierenden Bedingungen.

Verwendung
Häufige Verwendung findet Hastelloy zum Beispiel in Reaktoren, Rohrleitungen und Ventilen der chemischen und pharmazeutischen Industrie oder in Druckbehältern in Kernkraftwerken. Alternativen im Chemieanlagenbau bieten neben anderen Nickelbasislegierungen auch Stahl- oder GFK-Bauteile, die mit einer chemisch beständigen Auskleidung z. B. aus Perfluoralkoxylalkan (PFA), ausgekleidet sind.

2.4816 Inconel alloy 600 gut schweißbar ▼

Inconel alloy 600 / 2.4816 / NiCr15Fe
Gute Widerstandsfähigkeit gegenüber allgemeiner Korrosion und Spannungsrisskorrosion. Hervorragende Oxidationsbeständigkeit bis ca. 1150 °C. Nicht einsetzbar oberhalb 550 °C in schwefelhaltiger Atmosphäre. In Kohlendioxid liegt die Einsatzgrenze bei 500 °C, da ab 650 °C starke Korrosion einsetzt. In Natrium sollte Alloy 600 nicht oberhalb 750 °C eingesetzt werden, da ab dieser Temperatur Materialabbau erfolgt. In chlorfreiem Wasser bis 590 °C verwendbar.
Mit allen bekannten Schweißverfahren gut schweißbar. Vor dem Schweißen sollte geglüht werden. Gut löt- und hartlötbar. Sehr gute Duktilität. Als hoch nickelhaltige Legierung besitzt Alloy 600 bei hoher Temperatur sehr gute mechanische Eigenschaften. Da es sich um einen weichen, zähen Werkstoff handelt, wird die spanabhebende Verarbeitung erleichtert, wenn das Material nicht im geglühten, sondern im walzharten Zustand bearbeitet wird. Mehr ▼

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2.4066 Alloy200 laugenbeständig ▼

Nickelverbinung Alloy200
Bei Alloy200 handelt es sich um unlegiertes Nickel mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit. Es besteht zu 99,2% aus Nickel, 0,4% aus Eisen und weist dabei ausgezeichnete Beständigkeit gegen alkalische Medien und gute mechanische Eigenschaften im weiten Temperaturbereich auf. Unter reduzierenden Bedingungen, z.B. Fluss- und Salzsäure, gute Korrosionsbeständigkeit. Auch unter oxidierenden Bedingungen (durch Bildung eines korrosionsbeständigen Oberflächenschutzfilmes) beweist es gute Beständigkeit. Der Werkstoff wird häufig in der chemischen Industrie und Petrochenmischen Industrie eingesetzt. Mehr ▼

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2.4360 Monel400 flusssäurebeständig ▼

Nickelverbindung Monel400
Monel besteht aus ungefähr 65 % Nickel, 33 % Kupfer und 2 % Eisen mit hoher Zugfestigkeit. Es verhält sich sehr beständig gegenüber atmosphärischer Korrosion, Meerwasser und einer Vielzahl von Säuren und alkalischen Lösungen. Monel wird in der Schiffstechnik, für den Turbinenbau, für Ausrüstungen in der Chemie- und Kohlenwasserstoffindustrie, für Ventile, Pumpen und Wärmeübertrager verwendet. Es ist bemerkenswert stabil gegenüber dem aggressiven Fluor F2 (Passivierung der Moneloberfläche durch Fluorierung) und wird deshalb als Material für F2-Aufbewahrungsgefäße (Druckgasflaschen) verwendet. Mehr ▼

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z.B. 2.4964 Stellite® verschleißfest ▼

Stellite®
Stellite® ist ein markenrechtlich geschützter Name der Kennametal Stellite für Hartlegierungen auf Cobalt-Chrom-Basis. Heute werden sie als Nichteisenlegierungen geführt, jedoch ist aus den 1950er-Jahren auch Stellite mit bis zu 20 % Volumenanteil Eisen bekannt. Mehr ▼

Stellite® enthält je nach Einsatzgebiet Anteile von Chrom, Wolfram, Nickel, Molybdän und Kohlenstoff, der durch die Bildung von Carbiden einen großen Einfluss auf die Eigenschaften der Legierung hat. Das Hauptmerkmal von Stellite ist eine hohe Beständigkeit gegen Verschleiß wie beispielsweise Korrosion oder Abrasion, die auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt, wodurch sie aber auch schwer zu bearbeiten sind.

Stellite® wird für Bauteile bevorzugt, die hohen Verschleißbelastungen ausgesetzt sind. Dazu gehören unter anderem Schneidwerkzeuge, Laufschienenpanzerungen von Motorsägeschwertern, Auskleidungen von Waffenläufen, Teile von Turboladern, Ventilsitze (Ventile von Verbrennungsmotoren) oder Schiffsdieselpanzerungen. Weitere Anwendungen finden sich im Energieerzeugungsbereich (Turbinen), bei der Lebensmittelherstellung, bei der Öl- und Gasgewinnung, in der Glasindustrie, im Armaturenbau als metallischer Ventilsitz, in der (Petro-)Chemie sowie im Maschinen- und Anlagenbau.

z.B. 3.3210 NE-Metalle leicht und vielseitig ▼

NE-Metalle
Als Nichteisenmetall (NE-Metall) werden alle Metalle außer Eisen bezeichnet, sowie Metall-Legierungen, in denen Eisen nicht als Hauptelement enthalten ist bzw. der Anteil an Reineisen (Fe) 50% nicht übersteigt. Beispiele hierfür sind Kupfer, Aluminium, Zink, Bronze, Messing. Meist wird dafür die Abkürzung „NE-Metall“ verwendet. Wegen ihrer oft auffälligen Farbe werden sie auch als Buntmetalle bezeichnet, allerdings zählen die Weißmetalle ebenso zu den Nichteisenmetallen.
Nichteisen-Legierungen werden alle Metall-Legierungen genannt, die weniger als 50% Eisen (Fe) enthalten. Mehr ▼

Reinmetalle werden mit ihrem chemischen Symbol und ihrer Reinheit in Prozent gekennzeichnet. Bei Edelmetallen, die zu Schmuck oder Münzen verarbeitet werden, gibt es zudem eine historisch begründete Kennzeichnung in Karat oder Feingehalt.

Für NE-Legierungen war die Kennzeichnung in Deutschland in der im Mai 2000 zurückgezogenen DIN-Norm DIN 1700 geregelt. Angegeben wurden die chemischen Symbole des Basismetalls und des Haupt-Legierungselements, dem sein Legierungsgehalt in Masse-Prozent folgt (ab einem Gehalt von über 1%).

Die Legierung AlMn1 ist demzufolge eine Aluminium-Legierung mit 1% Mangan; die Legierung CuNi25Zn15 ist eine Kupferlegierung mit 25% Nickel und 15% Zink.

Nichteisen-Metalle finden in vielen Bereichen der Technik und des Alltags Anwendung:

  • als Gussteile (Sand-, Kokillen- oder Druckguss) (Zink, Aluminium, Magnesium, Blei)
  • als Konstruktionswerkstoff für Flugzeuge und den Leichtbau (Aluminium, Magnesium, Titan)
  • als elektrische Leiter (Kabel, Stromschienen, Kontakte)
  • als Lagerwerkstoffe für Fahrzeugmotoren (Kurbelwellenlager, Pleuellager), Elektromotoren, Schiffsantriebe, als Getriebelager allgemein
  • als Beschichtungswerkstoff zum Korrosionsschutz (Verzinken, Verzinnen)
  • zur Stromspeicherung (Akkumulatoren, Auto-Batterien)
  • als Werkstoff zum Bedachen (Blei-, Zink- und Kupferdächer)
  • als Fertigteile beim Hausbau (Dachrinnen, Fallrohre)
  • für Behälter jeder Größe im Zusammenhang mit Lebens- und Genussmitteln (kupferne Braukessel u.v.a.)
  • als Schmuck- und Münzwerkstoff
  • als Sinterteile