Was ist austenitischer Edelstahl, martensitischer Edelstahl, Legierungsstahl?

Was ist austenitischer Edelstahl? Was ist martensitischer Edelstahl? Was ist Legierungsstahl? Hier findest du die Antwort.
Im Maschinenbau verwenden wir oft austenitisches Edelstahl und martensitisches Edelstahl, da sie gute physikalische und mechanische Eigenschaften aufweisen.
Beispielsweise: die gebräuchlichen austenitischen Edelstähle AISI303 und AISI304 haben einen Elastizitätsmodul von etwa 200 und eine Fliessgrenze von 190Mpa-230Mpa.
Die gebräuchlichen martensitischen Edelstähle AISI420 und AISI440C haben einen Elastizitätsmodul von 215Gpa. Nach einer Erhitzung und Rück Kühlung des AISI420 kann die Fliessgrenze 345Mpa-1420Mpa erreichen. Nach einer Wärmebehandlung von AISI440C kann die Fliessgrenze sogar 1900Mpa erreichen.
Erhitzen ist der Vorgang, das Werkstück auf 30-50°C über der kritischen Temperatur der Austenitisierung zu erhitzen, es nach dem Ausgleich herauszunehmen und es schnell in Wasser abzukühlen.
Rückkühlen ist der Prozess, das erhitze Werkstück auf unter 727°C wiederzuheizen, es nach dem Ausgleich herauszunehmen und es in Luft, Öl oder Wasser abzukühlen. Im Allgemeinen wird ein Rückkühlen nach dem Erhitzen benötigt, um innere Spannungen zu beseitigen und die Struktur zu stabilisieren.

Austenitischer Edelstahl ist nicht magnetisch und hat eine gute Korrosionsbeständigkeit, wie z. B. 303, 304, 316, 202 und andere Edelstähle.

Martensitischer Edelstahl ist magnetisch, aber seine Korrosionsbeständigkeit ist nicht so gut wie die von austenitischem Edelstahl, wie z. B. 420, 440, 410, 403 und andere Edelstähle.

Egal ob Martensit oder Austenit, sie werden im Wesentlichen aus reinem Eisen gebildet, wobei unterschiedliche Kohlenstoffkonzentrationen bei einer bestimmten Temperatur hinzugefügt werden.

Wenn reines Eisen über seinen Schmelzpunkt von 1538 Grad erhitzt wird, wird reines Eisen flüssig.

Wenn reines Eisen in flüssigem Zustand zu kühlen beginnt, kristallisiert es sich in verschiedenen Temperaturbereichen zu Kristallen mit unterschiedlichen Strukturen. (Kristall bezieht sich auf die Veränderung von Flüssigkeit in Feststoff; Kristall bezieht sich auf ein Objekt, dessen Atome im Raum regelmäßig angeordnet sind.)

Zwischen dem Schmelzpunkt und 1394 Grad kristallisiert Eisen beispielsweise in einer kubisch-zentrierten Struktur, die als δ-Eisen bezeichnet wird. Zwischen 1394 und 912 Grad kristallisiert Eisen in einer flächenzentrierten kubischen Struktur, die als γ-Eisen bekannt ist. Wenn die Temperatur unter 912 Grad fällt, hat es ebenfalls eine kubisch-zentrierte Struktur, die als α-Eisen bezeichnet wird.

Eisen in den oben genannten drei Temperaturbereichen, δ-Eisen, γ-Eisen und α-Eisen, kann auch Kohlenstoff auflösen, aber ihre Fähigkeit, Kohlenstoff aufzulösen, unterscheidet sich. Dies nennt man eine Feststofflösung.

Kohlenstoff, der in α-Eisen gelöst ist, wird Ferrit genannt. Ferrit=F und behält dabei die kubisch-zentrierte Struktur bei. Kohlenstoff, der in γ-Eisen gelöst ist, wird Austenit genannt. Austenit=Au behält dabei eine flächenzentrierte kubische Struktur bei und weist eine sehr gute Verformbarkeit auf, die leicht umgewandelt werden kann.

Da jedoch die Atomlücke von γ-Eisen größer ist als die von α-Eisen, kann es einen höheren Kohlenstoffgehalt auflösen als α-Eisen.

Das maximale im Austenit gelöste Kohlenstoff beträgt 2,11 % und das maximale im Ferrit gelöste Kohlenstoff beträgt 0,0218 %.

Was passiert, wenn der Massenanteil von Kohlenstoff die Löslichkeitsgrenze beider überschreitet?

Die Verbindung Fe3C wird gebildet, genannt Cementit: Der Kohlenstoffgehalt von Cementit kann 6,69 % erreichen.

Wenn die Temperatur unter 727 Grad sinkt, mischt sich Austenit mit anderen Strukturen, um neue Strukturen zu bilden, und die meisten von uns gewöhnlich verwendeten Edelstähle sind bei Zimmertemperatur. Bei normalen Temperaturen sind die durch verschiedene Konzentrationen von in Eisen gelöstem Kohlenstoff gebildeten Strukturen unterschiedlich.

Beispielsweise ist die bei Zimmertemperatur entstandene Struktur ferritisch, wenn der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,0218 % beträgt.

Woher kommt also austenitischer Edelstahl? Was ist ein Legierung?

Kohlenstoffstahl ist eine Legierung, deren Hauptbestandteile Eisen und Kohlenstoff sind. Eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoffmassenanteil von 0,0218 % bis 2,11 % wird Stahl genannt. Davon wird eine Kohlenstoffstahllegierung mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,25 % als Niedrigkohlenstoffstahl bezeichnet. Ein Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,25 % bis 0,6 % wird auch Mittelkohlenstoffstahl genannt. Wenn der Kohlenstoffgehalt über 0,6 % liegt, wird er hochkohlenstoffiger Stahl genannt.
Bei Raumtemperatur bildet Kohlenstoffstahl mit unterschiedlichen Massenanteilen bei Erhitzung über die kritische Temperatur hinaus Austenit. Dieser Austenit hat die Eigenschaft, dass er in verschiedenen Temperaturbereichen isotherm verläuft oder in unterschiedlichen Zeiträumen abkühlt. Eine langsame Abkühlung führt zu unterschiedlichen Strukturen.

Die kritische Temperatur ist die Temperatur, die den A3-, Acm- und A1-Linien im Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramm entspricht. Sie stellt die Temperatur dar, bei der sich unterschiedliche Massenanteile von Kohlenstoff bei Erhitzung in Austenit umwandeln. Zum Beispiel wird Kohlenstoffstahl mit einer Perlitstruktur bei Raumtemperatur auf 727 Grad erhitzt, beginnt Austenit sich zu bilden.
Zum Beispiel wird bei einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,77 % isotherm Perlit zwischen der kritischen Temperatur von 727 Grad und 560 Grad gebildet, Bainit wird isotherm zwischen 560 Grad und Ms gebildet, und zwischen Ms-Mf wird isotherm Martensit gebildet.

Ein Legierungsmaterial bezeichnet ein Metall, das mit anderen Elementen kombiniert wurde, um ein Material mit metallischen Eigenschaften zu bilden.
Zum Beispiel bestehen die Aluminlegscheiben in Ihrem Zuhause aus einer Legierung von Aluminium, Magnesium und Silizium. Der Hauptkörper des Küchenhahns besteht normalerweise aus einem Kupferlegierungen, hauptsächlich Kupfer und Zink, und enthält auch eine kleine Menge an Blei.

Die Lithium-Aluminium-Legierung AL-Li8090 und Titanlegierungen werden oft in Flugzeugstrukturen verwendet, aufgrund ihres großen Verhältnisses von Festigkeit zu Dichte.