Rostfreier Stahl als Sensormaterial, auch bekannt als Nirosta, ist ein allgemeinsprachlicher Ausdruck für rost- und säurebeständigen Stahl. Dieser Stahl zeichnet sich durch einen Anteil von mindestens 10,5 bis 13 Prozent Chrom aus, der im austenitischen oder ferritischen Mischkristall gelöst sein muss.
Der Effekt beruht darauf, dass sich durch diesen hohen Chromanteil eine schützende und dichte Passivschicht aus Chromoxid an der Werkstoffoberfläche ausbildet. Weitere Legierungsbestandteile wie Nickel, Molybdän, Mangan und Niob führen zu einer noch besseren Korrosionsbeständigkeit oder günstigeren mechanischen Eigenschaften. Da Chrom als Legierungselement allgemein günstiger ist als Nickel, wird ein höherer Chromanteil bei kleinerem Nickelanteil (gleiche Korrosionsbeständigkeit vorausgesetzt) bevorzugt.
Rostfreier Stahl kann unter gewissen Rahmenbedingungen, z. B. in der chlorgashaltigen Luft in Hallenbädern oder im Offshorebereich, durchaus erhebliche Korrosionserscheinungen zeigen (Spannungsrisskorrosion). Hier ist die richtige Werkstoffwahl (Zusammensetzung der Legierung) von entscheidender Bedeutung. Meist erreicht man die Beständigkeit in chloridhaltigen Medien durch Zulegieren von mindestens 2 Prozent Molybdän (z. B. X2CrNiMnMoNbN25-18-5-4). Edelstahl wie X5CrNi18-8 ist bei bestimmten Säuren, etwa Salzsäure (34 %), nicht beständig.
Das Metall löst sich mit der Zeit völlig auf. Seit der Patenterteilung auf Stähle mit „hoher Widerstandskraft gegen Korrosion“ im Jahr 1912 durch die Firma Friedrich Krupp AG in Essen hat die Produktion von rostfreiem Stahl einen gewaltigen Aufschwung genommen.
Auslöser für die Entwicklung eines solchen Stahls war die aufstrebende chemische Industrie im Deutschen Reich. Die damaligen Syntheseverfahren mit Heißdampf, säurehaltigen Medien und sehr hohen Temperaturen ließen herkömmliche Stähle spröde (Wasserstoffsprödigkeit) und rissig werden. Viele damalige Reaktoren waren bis dato aus Granit gefertigt, um diese Nachteile zu umgehen.
Die 1913 anlaufende Ammoniaksynthese (Haber-Bosch-Verfahren) konnte nur durch den Einsatz von austenitischen CrNi-Stählen, wie sie Krupp ein Jahr zuvor entwickelt hatte, realisiert werden. Die parallele Entwicklung der Stahl- und Chemieindustrie, insbesondere dieser beiden Ereignisse, war deshalb kein Zufall.
Obwohl sich die meisten rostfreien Stähle nur sehr schlecht zerspanen lassen, bietet ihr Einsatz als Sensormaterial überwiegend Vorteile. Hier sind beispielsweise neben hygienischen Aspekten auch die Langlebigkeit der produzierten Teile und Vorteile im Umweltschutz zu nennen. Nachteil gegenüber anderen Stählen ist jedoch die zumeist geringe Zugfestigkeit und oft fehlende Härtbarkeit.
Bemerkenswert ist auch die im Vergleich zu Kupfer und seinen Legierungen geringere antibakterielle Wirkung. Dazu ein US-amerik. Testergebnis, auch bekannt als oligodynamischer Effekt (Oligodynamie). Weitere Vorteile sind UHV-Dichtheit von Schweiß-Verbindungen und geringer Magnetismus. Für Werkzeuge und Messer werden jedoch härtbare martensitisch-ferritische Stähle verwendet, die neben Chrom oft auch Vanadium und Molybdän enthalten und magnetisch sind. Typische Stahlsorten hierfür sind X30Cr13 und die hochwertigere Legierung X50CrMoV15 (vgl. Messerstahl).
Im Offshorebereich finden auch ferritisch-austenitische Duplex-Stähle, z. B. 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3) Anwendung. Anstelle von Nickel kann für austenitische Stähle auch das billigere Mangan als Legierungselement verwendet werden, aber die allgemeine Qualität dieser Stähle ist niedriger. Für den Offshorebereich sind Bauteile aus dem Sonderwerkstoff X2CrNiMoN17-13-5 (Werkstoffnummer 1.4439/Alloy 317 LN) zu bevorzugen. Schraubenwerkstoffe aus nichtrostenden Stählen und deren Bezeichnungen sind in der EN ISO 3506 genormt.
Beim Ersetzen von Schrauben mit konventionellem Werkstoff durch Niro-Schrauben ist zu beachten, dass die Werkstoffkennwerte (Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Dehngrenze etc.) dieser Niro-Schrauben meist unter denen konventioneller Schrauben mit Festigkeitsklasse größer gleich 5.6 liegt. Ein einfaches Ersetzen nach dem 1:1-Prinzip ist gerade bei sicherheitsrelevanten Verbindungen genau zu prüfen.
International Organization for Standardization: ISO im Internet
Deutsches Institut für Normung E. V.: DIN/EN im Internet
Die Beständigkeit gegenüber Korrosion sinkt mit steigendem Kohlen-. stoffgehalt, da Chrom eine hohe Kohlenstoffaffinität besitzt und sich hartes, sprödes Chromkarbid vorwiegend an den Korngrenzen bildet, zu Lasten von schützendem Chromoxid. Außerdem neigen dann die Stähle zur inter- kristallinen Korrosion. Um diesem Effekt entgegenzuwirken und damit auch die Schweißbarkeit zu verbessern, wird der Kohlenstoffgehalt niedrig gehalten und die entsprechenden Stahlsorten noch durch Zugabe von Niob oder Titan (die eine höhere Affinität zum Kohlenstoff als Chrom haben), stabilisiert.
Übersicht der Werkstoffbezeichnungen
In der Tabelle sind die allgemeinen nichtrostenden und säurebeständigen Stähle aufgelistet.
Zuordnung der EN-Werkstoffnummern zu den entsprechenden ASTM/AISI- und UNS-Bezeichnungen.
| EN-Norm Werkstoff-Nr. | EN-Norm Kurzname | ASTM/AISI | UNS |
|---|---|---|---|
| 1.4016 | X6Cr17 | 430 | – |
| 1.4512 | X2CrTi12 alt: X6 CrTi 12 | 409 | – |
| 1.4310 | X10CrNi18-8 alt: X12 CrNi17 7 | 301 | – |
| 1.4318 | X2CrNiN18-7 | 301LN | – |
| 1.4307 | X2CrNi18-9 | 304L | S30403 |
| 1.4306 | X2CrNi19-11 | 304L | S30403 |
| 1.4311 | X2CrNiN18-10 | 304LN | S30453 |
| 1.4301 | X5CrNi18-10 | 304 | S30400 |
| 1.4948 | X6CrNi18-11 | 304H | S30409 |
| 1.4303 | X4CrNi18-12 alt: X5 CrNi18 12 | 305 | S30500 |
| 1.4541 | X6CrNiTi18-10 | 321 | S32100 |
| 1.4878 | X10CrNiTi18-10 alt: X12 CrNiTi18 9 | 321H | S32109 |
| 1.4404 | X2CrNiMo17-12-2 | 316L | S31603 |
| 1.4401 | X5CrNiMo17-12-2 | 316 | S31600 |
| 1.4406 | X2CrNiMoN17-11-2 | 316LN | S31653 |
| 1.4432 | X2CrNiMo17-12-3 | 316L | S31603 |
| 1.4435 | X2CrNiMo18-14-3 | 316L | S31603 |
| 1.4436 | X3CrNiMo17-13-3 | 316 | S31600 |
| 1.4571 | X6CrNiMoTi17-12-2 | 316Ti | S31635 |
| 1.4429 | X2CrNiMoN17-13-3 | 316LN | S31653 |
| 1.4438 | X2CrNiMo18-15-4 | 317L | S31703 |
| 1.4539 | X1NiCrMoCu25-20-5 | 904L | N08904 |
| 1.4547 | X1CrNiMoCuN20-18-7 | S31254 | – |
HASTELLOY® Alloy C-22 -ein vielseitig anwendbarer Werkstoff für die chemische Industrie. HASTELLOY ist ein eingetragener Handelsname der Cabot Corporation, Boston, MA Der HASTELLOY®-Legierung C-22 liegt eine kritische Abstimmung der Legierungs-elemente Chrom, Molybdän und Wolfram zu Grunde.
Dieses Verhältnis bewirkt eine optimale Korrosionsbeständigkeit im Ni-Cr-Mo-System gegen oxiderende und nicht-oxidierende Säuren sowie gegen Loch- und Spaltkorrosion. Legierung C-22 verfügt darüber hinaus über eine ausgezeichnete thermische Stabilität bei Schweißverfahren mit hohem Wärmeeinbringen.
Die bisherigen Anwendungen von HASTELLOY alloy C-22 bestätigen, daß dieser Werkstoff schwierige Korrosionsprobleme in der Praxis selbst dort löst, wo andere hochkorrosionsbeständige Legierungen versagen. Die Legierung wird für den Bau von Druckbehältern verwendet, die im Temperaturbereich zwischen -196°C und 400°C eingesetzt werden. Im Hinblick auf diese Anwendung sind mechanische Eigenschaften und Verarbeitungsdaten bestimmt worden. Hastelloy alloy C-22 ist in seinem mechanischen Verhalten den anderen Legierungen des C-Typs vergleichbar.
Der Werkstoff besitzt eine hohe Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen, selbst im kaltumformten Zustand. Er ist gut schweißbar und kommt daher häufig als Sensormaterial bei Chloridhaltigen Produkten zum Einsatz.
Titan bildet an Luft eine äußerst beständige oxidische Schutzschicht aus, die es in vielen Medien korrosionsbeständig macht. Bemerkenswert ist die hohe Festigkeit bei einer relativ geringen Dichte. Oberhalb einer Temperatur von 400 °C gehen die Festigkeitseigenschaften aber schnell zurück. Hochreines Titan ist duktil.
Bei höheren Temperaturen versprödet es durch Aufnahme von Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff sehr schnell. Zu beachten ist auch die hohe Reaktivität von Titan mit vielen Medien bei erhöhten Temperaturen oder erhöhtem Druck, wenn die Passivschicht dem chemischen Angriff nicht gewachsen ist. Hier kann die Reaktionsgeschwindigkeit bis zur Explosion anwachsen. In reinem Sauerstoff bei 25 °C und 25 bar verbrennt Titan von einer frischen Schnittkante ausgehend vollständig zum Titandioxid.
Bei Temperaturen oberhalb von 880 °C reagiert es mit Sauerstoff, bei Temperaturen ab 550 °C mit Chlor trotz Passivierungsschicht. Titan reagiert („brennt“) auch mit reinem Stickstoff, was bei Hitzeentwicklung wie zum Beispiel bei spanender Bearbeitung unbedingt beachtet werden muss. In verdünnter Schwefelsäure, Salzsäure, chloridhaltigen Lösungen und den meisten organischen Säuren ist Titan beständig. Wegen der Explosionsgefahr sind bei Anwendungen in Chlorgas die Betriebsbedingungen strikt einzuhalten.
Monel, auch Monelmetall genannt, nach Ambrose Monel († 1921), ist eine Nickel-Kupfer-Legierung (ungefähr: 65% Nickel, 33% Kupfer und 2% Eisen) mit hoher Zugfestigkeit, die sich sehr beständig gegenüber atmosphärischer Korrosion, Meerwasser und einer Vielzahl von Säuren und alkalischen Lösungen verhält.
Die Bezeichnung Monel ist ein geschützter Markenname der Firma Special Metals Corporation, Huntington (West Virginia), USA.
Das Material gilt als ein Vorläufer des rostfreien Stahls. 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-Aufbewahrungs-gefäße (Druckflaschen) verwendet.
Die Oberflächenbeschaffenheit von TFM™ PTFE ist gegenüber PTFE deutlich verbessert außerdem ist das Material nach speziellen Methoden verschweißbar, eine Folge der „Verschiebung in Richtung Thermoplast“. TFM™PTFE hat einen verbesserten Kaltfluß, Porengehalt und Stretch-Void-Index. TFM™PTFE kann mit organischen Stoffen wie Glasfaser, Graphit, Kohle gemischt werden (Compounds). Dadurch können die Eigenschaften wesentlich verändert werden, vor allem die Druckfestigkeit, die Wärmedehnung, die elektrischen Werte und der Abrieb. Bei Zusatz von Kohlenstoff wird z.B. der elektrische Widerstand des Materials soweit abgesenkt das es sich ohne die Gefahr von statischer Aufladung innerhalb von explosionsgefährdeten Bereichen einsetzen lässt.
PVDF wurde im Jahr 1961 unter dem Markennamen „Kynar“ von der Pennwalt Corp. in den Handel gebracht.
1969 wurde von Kawai der piezoelektrische Effekt von PVDF entdeckt. Wegen seiner guten thermischen und chemischen Beständigkeit wird PVDF als Auskleidung für Rohre oder Außenbauteile eingesetzt. Außerdem wird es für Dichtungen, Membranen und Verpackungsfolien verwendet. Weiterhin findet es auch Anwendung in der Messtechnik, z. B. beim Beschichten von Messsonden. Da das Material starke piezoelektrische Effekte zeigt, wird es auch in Mikrophonen, Hydrophonen, Lautsprechern und Aktuatoren eingesetzt.
PVDF entspricht auch den Kriterien der „3-A Sanitary Standards for Multiple-Use Plastic Materials Used as Product Contact Surfaces for Dairy Equipment, Serial-No.2000“. Vermehrung von Mikroorganismen auf PVDF Die Oberfläche aus PVDF bildet für die Vermehrung von Mikroorganismen einen ebenso ungünstigen Nährboden wie Glas. So lautet das Schlußergebnis einer Untersuchung, die Solvay von „Centre d‘ Enseignement et de Recherches des Industries Alimentaires et Chimiques“ (CERIA in Brüssel) durchführen ließ. Aufgrund dieser Eigenschaften wird PVDF in der Lebens-mittelindustrie (z.B. in Molkereien) wie auch in der pharmazeutischen Industrie (z.B. für sterilisierbare Präzisionsdosierpipetten) und im Reinst-medienbereich der Halbleiterindustrie eingesetzt.
PVDF hat eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit gegen die meisten anorganischen und organischen Säuren, oxydierende Medien, aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole und halogenhaltige Lösemittel. Es widersteht Halogenen – insbesondere Brom (aber nicht Fluor) – und schwachen Laugen. Es wird abgebaut von rauchender Schwefelsäure, einigen stark basischen Aminen, konzentrierten und heißen Alkalien sowie Alkalimetallen. In stark polaren Lösemitteln, wie Aceton und Ethylacetat, quillt es und ist etwas löslich in aprotischen Lösemitteln wie Dimethyl-formamid und Dimethyl-sulfoxid.
Polymer Hochleistungsthermoplast mit außergewöhnlichen Eigenschaften.
VICTREX PEEK Polymer ist ein aromatischer, teilkristalliner Thermoplast aus der Gruppe der Polyaryletherketone (PAEK). Er lässt sich mit allen üblichen thermoplastischen Verfahren verarbeiten und zeichnet sich durch die Kombination hervorragender Eigenschaften aus: ausgezeichnete chemikalienbeständigkeit, exzellente tribologische, thermische, elektrische und mechanische Eigenschaften sowie Dimensionsstabilität.
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