Das ABC des Edelstahls

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Über 2.500 Jahre ist es inzwischen her, dass Menschen erstmals in der Lage waren, Eisen zu verarbeiten. Seitdem hat sich viel getan. Das Schmiedeeisen von damals wandelte sich durch immer neue Verfahren und weitere Verarbeitungsschritte zum Hochleistungswerkstoff Stahl von heute. 

Inzwischen ist die Stahlproduktion zu einer eigenen Wissenschaft geworden – und wie jede Wissenschaft bringt auch die Metallurgie viele Fachbegriffe mit sich. Damit Sie schnell einen Ausdruck nachschlagen oder einfach Ihr Wissen rund um das Thema Stahl erweitern können, haben wir dieses Glossar zusammengestellt.

Glossar

Adjustage

Die Adjustage umfasst sämtliche Arbeitsschritte, die zur Endbearbeitung des Produktes notwendig sind. Dazu gehören beispielsweise Richten, Sägen oder Beizen.

 

Anlassen

Das Anlassen bezeichnet ein Verfahren aus der Wärmebehandlung. Dabei wird ein Werkstoff erhitzt, um die Materialeigenschaften gezielt zu beeinflussen. Es dient insbesondere dem Abbau von Spannungen.

 

Beizen

Beizen ist ein chemisches Verfahren zur Oberflächenbehandlung. Dabei wird die an der Oberfläche anhaftende Oxid- oder Rostschicht entfernt. Durch das Beizen entsteht eine zunderfreie, metallische Oberfläche.

 

Flachwalzblock

Ein Flachwalzblock ist eine besondere Walzanlage. Fünf Walzgerüste sind hintereinander angeordnet, mit denen in bis zu sieben Durchgängen reversierend gewalzt wird. Alle Walzgerüste sind dabei mit flachen Walzen ausgestattet.

 

Gefüge

Das Gefüge, auch Mikrostruktur genannt, bezeichnet die innere Struktur des Stahls. Sie bestimmt maßgeblich seine mechanischen wie chemischen Eigenschaften und kann durch Umformung sowie Wärmebehandlung gezielt beeinflusst werden.

 

Glühen

Glühen gehört zu den Verfahren der Wärmebehandlung. Dabei durchläuft ein Werkstück die Phasen des Anwärmens, Durchwärmens und Abkühlens, um seine Stoffeigenschaften gezielt zu verändern. Die drei Phasen im Detail:

1. Anwärmen (auch Aufwärmen oder Hochwärmen) In der Anwärmphase wird das Werkstück auf die Haltetemperatur gebracht.

2. Halten
In der Haltephase wird das Werkstück für eine exakt bemessene Zeitpanne auf konstanter Temperatur gehalten; die sogenannte Haltezeit. Sie ist abhängig vom gewünschten Ergebnis, der Geometrie des Werkstücks sowie der Anordnung der Werkstücke im Glühofen. Sinn und Zweck des Vorgangs ist zum einen der Temperaturausgleich im Werkstück selbst, zum anderen die Gleichgewichtseinstellung chemischer und physikalischer Vorgänge im Werkstoff.

3. Abkühlen
Die Temperatur des Werkstücks wird  auf die Umgebungstemperatur gesenkt. Sowohl in der Anwärm- als auch in der Abkühlphase ist oftmals die Einhaltung spezifischer Anwärm- und Abkühlgeschwindigkeiten erforderlich.

 

Härte

Härte ist ein Maß für den mechanischen Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines Prüfkörpers entgegensetzt.

 

Härten

Härten heißt, die mechanische Widerstandsfähigkeit des Stahls zu erhöhen. Dies geschieht durch eine gezielte Änderung seines Gefüges. Man unterscheidet dabei zwischen Umwandlungshärtung, Ausscheidungshärtung und der Erhöhung der Härte durch Kaltverfestigung.

 

Kerbschlagbiegeversuch

Der Kerbschlagbiegeversuch dient der Ermittlung der Zähigkeit eines Werkstoffes. Diese Eigenschaft ist wichtig bei schlagförmig auftretender Belastung und kann mit einem Kerbschlaghammer praxisnah durchgeführt werden. Das Verhalten des Werkstoffes kann dabei deutlich anders ausfallen, als bei statisch auftretender Belastung, wie etwa einem Zugversuch.

 

Korrosion

Korrosion nennt man die chemische Reaktion eines metallenen Werkstoffs mit seiner Umgebung (Eigenkorrosion), mit ionenleitend verbundenen Stoffen (Kontaktkorrosion) oder infolge eines Streustroms (Streustromkorrosion).  Korrosion führt zu einer messbaren und meist auch mit bloßem Auge sichtbaren Veränderung des Werkstoffs.

 

Legierungselemente

Legierungselemente sind all jene Elemente, die einem Metall hinzugefügt, also legiert werden können. Das Legieren dient dabei immer der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften.

Die wichtigsten metallischen Legierungselemente sind:

Wichtige nichtmetallische Legierungselemente sind:

 
Oberflächenfehler

Oberflächenfehler ist ein Sammelbegriff für: Blasen, Poren, Überwalzungen, Riefen, Risse, Fließfiguren und Zundernarben. Rein mechanisch betrachtet handelt es sich bei Oberflächenfehler immer um Kerben. Diese führen bei Belastung des Bauteils zu einer Spannungsüberhöhung und folglich zu Schäden; von einem Risswachstum bis hin zum Bruch. Die höchste Lebensdauer besitzt ein Bauteil, das schwingender oder korrosiver Belastung ausgesetzt ist, wenn seine Oberfläche möglichst glatt beschaffen ist. 

 

Oberflächenrauheit

Oberflächenrauheit misst die geometrischen Unregelmäßigkeiten einer Werkstückoberfläche, verursacht durch das Fertigungsverfahren oder andere Einflüsse. 

Aus diesem Oberflächenprofil können verschiedene Rauheitskennwerte entnommen werden. Diese sind der Mittenrauwert Ra, die Rautiefe Rz, die maximale Rautiefe Rt und die mittlere Glättungstiefe Rp.

 

Oxidation

Oxidation bezeichnet den Verlust von Elektronen eines Atoms, Moleküls oder Ions im Laufe einer chemischen Reaktion.

 

Pulvermetallurgie Pulvermetallurgie dient der Herstellung endkonturnahe Formteile aus eisenhaltigen Pulvern durch Pressen und Sintern. Durch verschiedene Pulverzusammensetzungen können die Eigenschaften eines Werkstoffs, beispielsweise seine Porosität, Festigkeit oder Oberflächengüte, maßgeblich beeinflusst werden. Weiterhin lassen sich so Werkstoffe kombinieren, welche unter anderen Umständen nicht mischbar wären.
Reinheitsgrad

Beim Reinheitsgrad von Stahl handelt es sich um ein Maß für den Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen in Form von Sulfiden und Oxiden. Die DIN 50602 unterscheidet zwei Verfahren zu seiner Ermittlung: Nach dem Verfahren M wird die maximale Einschlussgröße ermittelt und anschließend klassifiziert. Diese Reinheitsklassen reichen von Klasse 0 (keine Einschlüsse) bis 8 (große Einschlüsse). Nach Verfahren K wird eine Größenkennziffer ermittelt, die einen Summenkennwert eingeht. Dieser wird beispielsweise als K 4 Oxid=25 oder K 4 Sulfid=42 angegeben. Die Bestimmung des Reinheitsgrades erfolgt immer an einem polierten Schliff unter einem Lichtmikroskop bei einer Vergrößerung 100:1.

 

Richten

Beim Richten werden nicht ausreichend gerade oder verzogene Stäbe wieder in eine akzeptable Form gebracht. Dies geschieht durch Biegen auf einer Rollenrichtmaschine, durch Strecken auf einer Reck-Richtanlage oder durch Pressen auf einer Richtpresse.

 

Sägen

Sägen bezeichnet das spanende Trennen von zum Beispiel Profilstahl, Stabstahl oder Stahlrohren durch den Einsatz eine Kreis- oder Bandsäge. Die Schnittbewegung ist dabei entweder kreisförmig (Kreissäge) oder geradlinig (Bandsäge).


Die Kreissäge arbeitet mit hoher Trenngeschwindigkeit und wird hauptsächlich bei schweren Schnitten eingesetzt. Die Schnitte können gerade, beziehungsweise rechtwinklig zur Stabachse oder als Gehrungsschnitte ausgeführt werden. Mit der Bandsäge wiederum können aufgrund der Wendigkeit des schmalen Sägebandes Konturenschnitte ausgeführt werden.

 

Streckgrenze

Beim Erreichen seiner Streckgrenze wandelt sich das vormals elastische Verhalten eines Werkstoffes in ein plastisches Verhalten um.
Ab diesem Zeitpunkt wird der Werkstoff irreversibel verformt.

Die Streckgrenze Re ist erreicht, wenn bei gleichbleibender oder abfallender Kraft eine merkliche Dehnung erfolgt. Sie wird unterteilt in obere Streckgrenze ReH (Spannungsspitze, bevor die Kraft erstmals abfällt) und untere Streckgrenze ReL (niedrigste Spannung innerhalb des Streckgrenzenbereichs).

 

Umformung

Die Umformung gehört zu den sechs Hauptgruppen von Fertigungsverfahren (DIN 8580). Ihre wichtigsten Verfahren sind das Walzen, das Freiformschmieden, das Gesenkschmieden, das Tiefziehen, das Strangpressen, das Fließpressen und das Biegen.

 

Vergüten

Vergütung bezeichnet die kombinierte Wärmebehandlung von Metallen. Sie besteht aus dem Härten und dem anschließenden Anlassen.

 

Walzen

Das Walzen gehört zu den Fertigungsverfahren aus der Gruppe des Druckumformens. Ziel dabei ist in der Regel die Querschnittsverringerung eines Werkstoffes. 


Das Walzen oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs nennt sich Warmwalzen genannt, darunter heißt es Kaltwalzen.

 

Zerstörungsfreie Prüfung

Zerstörungsfreie Prüfung bedeutet, dass bei einer Prüfanwendung die Gebrauchseignung des Werkstoffs oder Prüflings in keiner Weise beeinflusst oder gar gemindert wird. Demgegenüber steht die zerstörende Werkstoffprüfung. 

 

Ziehen

Ziehen gehört zu den Kaltumformverfahren und dient unterschiedlichen Zwecken. Diese sind namentlich: das Verringern von Durchmesser und Wanddicke, die Verbesserung der Oberflächenqualität oder der Festigkeit, die Verbesserung der Maßtoleranzen oder die Ausbildung der Profilform. 


Grundsätzlich wird dabei zwischen Stangen-, Rohrziehen und Drahtziehen unterschieden. In mehreren Zügen – abhängig vom Anfangsquerschnitt des Werkstücks – wird das Ziehgut durch ein formgebendes Werkzeug, etwa eine Matrize, eine Ziehdüse oder ein Ziehhol gezogen. Vor dem Ziehen ist eine gründliche Reinigung der Ziehgutoberfläche durch Beizen oder Strahlentzundern notwendig; während der Arbeit wiederum eine gute Schmierung und die ausreichende Kühlung des Ziehwerkzeuges.

 

Zugfestigkeit

Zugfestigkeit bemisst die maximale mechanische Zugspannung, welche der Werkstoff aushält und ist nur einer von mehreren Festigkeits­kennwerten. 

Errechnet wird sie zumeist aus den Ergebnissen eines Zugversuches, konkret als Quotient aus maximal erreichter Zugkraft und ursprünglichem Querschnitt der genormten Zugprobe:  Rm=FZ/A0

 

Zunder

Zunder bezeichnet Eisenoxide, die sich bei der Erwärmung von Stahl durch eine Reaktion des Sauerstoffs mit dem Eisen an der heißen Metalloberfläche bilden.