Kohlenstoff ist einer der Hauptbestandteile von Industriestahl. Die Eigenschaften und die Struktur von Stahl werden maßgeblich durch den Kohlenstoffgehalt und dessen Verteilung bestimmt. Die Wirkung von Kohlenstoff ist bei Edelstahl besonders ausgeprägt. Der Einfluss von Kohlenstoff auf die Struktur von Edelstahl zeigt sich hauptsächlich in zwei Aspekten: Zum einen stabilisiert Kohlenstoff Austenit, und zwar mit einer starken Wirkung (etwa 30-mal stärker als Nickel). Zum anderen bildet Kohlenstoff aufgrund seiner hohen Affinität zu Chrom komplexe Carbide. Daher ist die Rolle von Kohlenstoff in Edelstahl hinsichtlich Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit widersprüchlich.
In Anbetracht dieses Einflussgesetzes können wir je nach Anwendungsanforderungen Edelstähle mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt auswählen.
Beispielsweise liegt der Standardchromgehalt der fünf Stahlsorten 0Cr13 bis 4Cr13, die in der Industrie am weitesten verbreitet sind und den niedrigsten Chromgehalt aufweisen, bei 12 bis 14 %. Dabei wird berücksichtigt, dass Kohlenstoff und Chrom Chromcarbid bilden. Entscheidend ist, dass der Chromgehalt in der festen Lösung nach der Bildung von Chromcarbid nicht unter 11,7 % liegt.
Bei diesen fünf Stahlsorten unterscheiden sich Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufgrund des unterschiedlichen Kohlenstoffgehalts. Die Korrosionsbeständigkeit von 0Cr13 bis 2Cr13 ist besser, die Festigkeit jedoch geringer als die von 3Cr13 und 4Cr13. Diese Stahlsorten werden hauptsächlich zur Herstellung von Konstruktionsteilen verwendet.
Aufgrund ihres hohen Kohlenstoffgehalts erreichen die beiden Stahlsorten eine hohe Festigkeit und werden hauptsächlich zur Herstellung von Federn, Messern und anderen Teilen verwendet, die hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern. Um beispielsweise die interkristalline Korrosion von 18-8 Chrom-Nickel-Edelstahl zu verhindern, kann der Kohlenstoffgehalt auf unter 0,03 % reduziert oder ein Element (Titan oder Niob) mit höherer Affinität als Chrom und Kohlenstoff hinzugefügt werden, um die Karbidbildung zu unterbinden. Bei Stahlsorten, die beispielsweise hohe Härte und Verschleißfestigkeit erfordern, kann der Kohlenstoffgehalt erhöht werden, während gleichzeitig der Chromgehalt entsprechend angepasst wird. So werden die Anforderungen an Härte und Verschleißfestigkeit erfüllt und gleichzeitig eine gewisse Korrosionsbeständigkeit gewährleistet. Bei industriellen Anwendungen wie Lagern, Messwerkzeugen und Klingen aus Edelstahl 9Cr18 und 9Cr17MoVCo liegt der Kohlenstoffgehalt zwar bei 0,85–0,95 %, jedoch wird durch den entsprechend erhöhten Chromgehalt die erforderliche Korrosionsbeständigkeit sichergestellt.
Generell ist der Kohlenstoffgehalt der in der Industrie verwendeten Edelstähle relativ niedrig. Die meisten Edelstähle weisen einen Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 0,4 % auf, säurebeständige Stähle sogar von 0,1 bis 0,2 %. Edelstähle mit einem Kohlenstoffgehalt von über 0,4 % machen nur einen geringen Anteil aller Sorten aus, da Korrosionsbeständigkeit in den meisten Anwendungsfällen im Vordergrund steht. Darüber hinaus ist der niedrigere Kohlenstoffgehalt auch auf bestimmte Prozessanforderungen zurückzuführen, wie beispielsweise gute Schweißbarkeit und Kaltverformbarkeit.
Veröffentlichungsdatum: 27. September 2022
