Beim Vergleich von Legierungsstahl und Edelstahl entsteht ein üblicher Verwirrungspunkt: Obwohl Edelstahl technisch gesehen eine Art Legierungsstahl ist, wird er häufig als eindeutige Kategorie behandelt und während der Materialauswahl getrennt mit anderen Stahloptionen verglichen. Warum ist das so und welches Material sollten Sie für Ihr Projekt wählen? Um diese Fragen zu beantworten, hilft es, zuerst zu verstehen, was Legierungsstahl ist, und die verschiedenen Typen zu erkunden, die es beinhaltet.
Legierungsstahl verstehen
Legierungstahl ist eine Art Stahl, das mehr als ein Legierungselement wie Chrom, Nickel, Molybdän, Vanadium und Mangan für die Basis -Eisen- und Kohlenstoffzusammensetzung enthält. Im Gegensatz zu Kohlenstoffstahl , das hauptsächlich aus Eisen und Kohlenstoff besteht, werden diese zusätzlichen Elemente sorgfältig ausgewählt und in variierenden Mengen zusammengefasst, um spezifische Eigenschaften wie erhöhte Kraft, eine verstärkte Verschleißfestigkeit oder eine ausgefällige Korrosion und die erhitzte Korrosion und die Wärme zu liefern.
Am häufigsten zu Legierungselementen und deren Auswirkungen
Chrom (CR):Chromium's effects in alloy steel depend on its concentration. At low levels (0.5%~2%), it improves hardenability and strength by forming carbides and refining the grain structure. At higher levels (above 10%), chromium enables the formation of a dense and stable chromium oxide layer— primarily Cr₂O₃— on the steel surface, which effectively blocks oxygen, moisture, and other corrosive agents, thereby significantly enhancing corrosion resistance.
Nickel (Ni): Also has an effect depending on the percentage. At lower percentages (roughly 1~5%), nickel increases the toughness and ductility of the alloy steel, indirectly enhancing its strength and impact resistance. At higher percentages (typically around 8~12% or more), it helps achieve excellent corrosion resistance while also ensuring good low-temperature toughness and ductility.
Molybdän (MO):Valued for its ability to strengthen steel at high temperatures. It increases hardness and helps steel resist softening during prolonged exposure to heat. Moreover, molybdenum improves resistance to localized corrosion, such as pitting and crevice corrosion, especially when combined with chromium.
Mangan (MN): Helps form martensite during heat treatment, which increases strength and wear resistance. It also improves toughness and ductility, reducing the risk of cracking. Additionally, it acts as a deoxidizer by removing impurities and controlling sulfur— forming manganese sulfide (MnS) that prevents the formation of brittle microstructures.
Vanadium (V): Refines the grain structure of steel, resulting in higher strength, increased toughness, and improved wear and heat resistance. When combined with chromium, the alloy tends to have enhanced hardness while still retaining adequate formability, provided that the overall composition and processing are carefully controlled.
Wolfram (W): Forms stable carbides that improve alloy steel's strength, hardness, and wear resistance at high temperatures. This makes it a popular choice for tool steels and high-speed cutting tools.
Arten von Legierungsstahl
Legierungsstähle sind in einer Vielzahl von breiten Kategorien erhältlich. Hier brechen wir diese in der Tabelle unten auf.
Typ
Eigenschaften
Beispiele
Hochglosen Stähle
▪ Contain >5% alloying elements, commonly including chromium, nickel, and molybdenum.
▪ Some have exceptional corrosion resistance, especially in harsh environments (e.g., marine, chemical processing).
▪ Excellent mechanical properties in demanding engineering scenarios.
▪ Some types offer superior performance under high temperatures and pressures, such as heat-resistant steels.
▪ Many high-alloy steels, such as stainless steels, have high oxidation resistance, resulting in longer service life and lower maintenance.
▪ Contain <5% alloying elements, typically including molybdenum, chromium, manganese, silicon, boron, nickel, and vanadium.
▪ High strength and toughness.
▪ Generally good weldability and machinability.
▪ Cost-effective alternative for structural applications.
▪ Often used in mining and construction equipment due to their good strength-to-weight ratios.
▪ HSLA Steels
▪ Quenched and Tempered Steels (4340, A514)
▪ Pipeline Steels (API 5L X65, X70)
Werkzeugstähle
▪ A special type of alloy steel, used to make cutting tools, dies, molds, jigs and fixtures.
▪ Contain a relatively high carbon content (typically 0.5% to 1.5%), though some types, like hot work steels, may have lower carbon levels.
▪ Extremely hard and wear-resistant.
▪ Some types, such as high-speed and hot work steels, retain their properties at high temperatures.
▪ Long service life under high stress.
▪ High-Speed Steels (M2, M42)
▪ Cold Work Steels (D2)
▪ Hot Work Steels (H13)
Stähle heiraten
▪ Ultra-high strength, low-carbon steel.
▪ Superior strength-to-weight ratio.
▪ Strengthened through precipitation hardening rather than carbon strengthening.
▪ Excellent toughness and ductility compared to conventional high-strength steels.
▪ Widely used in aerospace, high-performance machinery, and tooling applications.
▪ 18Ni (250, 300, 350)
▪ Co-based Maraging Steels
Edelstahl verstehen
Wie im obigen Diagramm gezeigt, fällt Edelstahl unter die Kategorie mit hohem Alloy-Stahl. Es hat einen hohen Chromgehalt (≥ 10,5%), was ihm eine starke Rostresistenz verleiht. Je nachdem, was die Anwendung erfordert, fügen Hersteller häufig Elemente wie Nickel, Molybdän, Titan und Kupfer hinzu, um seine Stärke, Korrosionsbeständigkeit oder Leistung bei hohen Temperaturen weiter zu verbessern. Darüber hinaus hat es auch eine gute Formbarkeit, ein attraktives Aussehen und eine hervorragende Haltbarkeit. Dies macht es in Branchen wie Gesundheitswesen, Bau und Küchengeschirr weit verbreitet.
Arten von Edelstahl
Es sind Hunderte von Edelstahlnoten verfügbar, werden jedoch im Allgemeinen in fünf Hauptkategorien eingeteilt:
Typ
Eigenschaften
Gemeinsame Notenund Anwendungen
Austenitischer Edelstahl
▪ Contains ≥16% chromium and 8-12% nickel，with high-nickel variants (e.g., 310S, 904L) containing up to 20-25% nickel.
▪ Non-magnetic (may become slightly magnetic after cold working).
▪ Excellent corrosion resistance, particularly in humid, acidic, and chemical environments.
▪ Can be strengthened through cold working (work hardening).
▪ Good ductility and weldability.
304 (18-8 Edelstahl):The most widely used stainless steel, common in food processing, construction, and chemical industries.
316 ： Higher corrosion resistance than 304, especially in marine and chemical environments.
310s:High-temperature resistant, used in furnaces and boilers.
Ferritischer Edelstahl
▪ Contains10-30% chromium, low carbon, and little or no nickel.
▪ Ferromagnetic.
▪ Moderate to good corrosion resistance, lower than austenitic stainless steel, but generally better than martensitic stainless steel.
▪ Cannot be hardened by heat treatment but can be strengthened through cold working.
▪ Have relatively low toughness, which limits their use in certain structural applications.
▪ Lower thermal expansion and good oxidation resistance.
430 ：Cost-effective with moderate corrosion resistance, used in kitchenware and automotive exhaust systems.
444:High-chromium variant, showing improved chloride resistance in water and plumbing systems.
446:High oxidation resistance, suitable for high-temperature environments.
Martensitischer Edelstahl
▪ Contains 11-18% chromium, with higher carbon content (0.1-1.2%).
▪ Fully Magnetic.
▪ Generally lower corrosion resistance compared to austenitic and ferritic stainless steels.
▪ Can be hardened by heat treatment (quenching & tempering).
▪ Offer reduced ductility and low weldability.
410:General-purpose martensitic stainless steel, used for wear-resistant and corrosion-resistant parts.
420: Used for surgical instruments, scissors, and bearings due to its high hardness.
440c: Higher carbon content, providing extreme hardness for high-end knives and bearings.
Duplex Edelstahl
▪ Contains 18-28% chromium, 3.5 -5.5% nickel, and often includes molybdenum (Mo) and nitrogen (N) to enhance corrosion resistance and strength.
▪ A balanced duplex structure (-50% austenitic,- 50% ferritic).
▪ Higher strength than austenitic stainless steel (1.5 to 2 times).
▪ Excellent resistance to pitting and crevice corrosion.
▪ Better chloride stress corrosion cracking (SCC) resistance than pure austenitic stainless steels.
▪ Good fatigue resistance.
▪ Moderate ductility and weldability.
2205: The most common grade with high strength and corrosion resistance for marine and chemical industries.
2507 (Super Duplex Edelstahl): Designed for extreme corrosion resistance in seawater processing equipment.
Ausfällige Edelstahl
▪ Contains 12-16% chromium, 3-8% nickel, and small amounts of copper, aluminum, and titanium for precipitation hardening.
▪ Strengthened by precipitation hardening (aging treatment).
▪ Offers high strength and good corrosion resistance.
▪ Higher strength than austenitic stainless steels, close to martensitic stainless steels, but with better toughness.
▪ Good weldability
17-4PH (630): The most commonly used PH stainless steel, ideal for high-strength, corrosion-resistant applications.
15-5PH: Similar to 17-4PH but with improved toughness.
Unterschiede zwischen Legierungsstahl und Edelstahl
Obwohl Edelstahl als Art von Legierungsstahl angesehen wird und beide die grundlegenden Eigenschaften von Legierungen auf Eisenbasis teilen, können sie sich hinsichtlich der Zusammensetzung und Leistung erheblich unterscheiden. Im Folgenden finden Sie einen allgemeinen Vergleich ihrer wichtigsten Unterschiede.
Zusammensetzung
Legierungsstahl enthält eine Mischung aus Eisen und verschiedenen Legierungselementen wie Chrom, Nickel, Mangan, Vanadium, Molybdän und Silizium. Die Mengen und Arten dieser Elemente können je nach Grad des Legierungsstahls variieren. Im Gegensatz dazu besteht Edelstahl hauptsächlich aus Eisen, Kohlenstoff und mindestens 10,5% Chrom (nach Gewicht). Der hohe Chromgehalt verleiht Edelstahl ihren Korrosionsbeständigkeit. Andere Elemente wie Nickel, Molybdän und Mangan können ebenfalls einbezogen werden, um seine Eigenschaften weiter zu verbessern, aber Chrom bleibt das Schlüsselunterschied.
Zugfestigkeit
Zugfestigkeit ist die maximale Spannung, die ein Material standhalten kann, wenn er gedehnt oder gezogen wird. und es hängt vom Legierungs- und Wärmebehandlungsprozess ab. Legierungsstähle haben typischerweise eine höhere Zugfestigkeit (758 ~ 1882 MPa oder sogar höher) als Edelstahl (515 ~ 827 MPa), obwohl einige spezialisierte Edelstähle wie martensitische Edelstähle bis zu 1200 MPa oder höher gehen können. Infolgedessen haben Legierungsstähle strukturellere Anwendungen.
Ermüdungsstärke
Die Ermüdungsfestigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, wiederholte oder zyklische Belastung standzuhalten, ohne im Laufe der Zeit zu versagen, und es ist normalerweise niedriger als die maximale Zugfestigkeit des Materials. Legierungsstähle haben in der Regel eine bessere Müdigkeit als rostfreie Stähle, da sie hitzebehandelt werden können, um ihre innere Struktur zu optimieren. Einige rostfreie Stähle wie Duplex -Edelstähle haben aufgrund ihrer Mikrostruktur auch eine starke Müdigkeitsresistenz.
Schlagfestigkeit
Impact Resistance misst die Fähigkeit eines Materials, Energie vor dem Zerbrechen zu absorbieren. Legierungsstähle werden oft für hohe Stärke und Zähigkeit gemacht. Sie sind in der Regel besser darin, Energie unter plötzlichen Belastungen zu absorbieren. Aber einige Legierungsstähle können spröde sein, insbesondere solche mit hohem Kohlenstoff oder gehärteten, die durch Löschen und Temperieren gehärtet werden.
Der Hauptvorteil von Edelstahl ist der Korrosionsbeständigkeit, aber dies kann manchmal auf Kosten seiner Aufprallwiderstand erfolgen. Während bestimmte Edelstahl-Noten (wie austenitische Edelstähle) ziemlich hart und unter Aufprall widerstandsfähig sind, können sie möglicherweise nicht so gut unter hohen Aufprall- oder Schockladungsbedingungen wie einige hochfeste Legierungsstähle funktionieren.
Härte
Das Härte von Legierungsstahl kann je nach Grad- und Wärmebehandlungsprozess erheblich variieren. Es kann von rund 200 HB (Brinell-Härte) bis über 600 HB oder sogar für Stähle mit hohem Kohlenstoff- oder Werkzeugstock reichen. Im Vergleich dazu liegt die Härte von Edelstahl typischerweise zwischen 150 Hb und 300 Hb. Während bestimmte martensitische Noten aus rostfreiem Stahl wegen höherer Härte mit Hitze behandelt werden können, erreichen sie immer noch nicht die Härte, die in Stäheln mit hoher Kohlenstofflegierung oder Werkzeugstählen beobachtet werden.
Duktilität
Duktilität ist die Fähigkeit eines Materials, zu verformen, ohne zu brechen. Die Duktilität von Legierungsstählen variiert stark, wobei niedrigere Kohlenstofflegierungen mehr duktiler sind, während hochfeste Legierungen oder Werkzeugstähle tendenziell geringere Duktilität aufweisen. Das Gleichgewicht zwischen Duktilität und Festigkeit wird durch Einstellung der Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlung gesteuert.
Edelstahl, insbesondere die Austenitischen Noten, bietet aufgrund seines höheren Nickelgehalts im Allgemeinen eine bessere Duktilität als Legierungsstähle mit ähnlicher Festigkeit. Martensitische und ferritische rostfreie Stähle weisen jedoch eine geringere Duktilität auf und sind anfälliger für das Knacken unter Deformation.
Korrosionsbeständigkeit
Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl stammt hauptsächlich aus seinem Chromgehalt. Wenn Chrom Sauerstoff ausgesetzt ist, bildet es eine dünne, stabile Oxidschicht, die das Metall vor allgemeiner Korrosion schützt. Im Gegensatz zu Legierungsstählen benötigen Edelstähle keine zusätzlichen Schutzbeschichtungen. Dennoch zeigen verschiedene Klassen eine unterschiedliche Korrosionsresistenz.
Lokalisierte Formen der Korrosion wie Lochfraß und Spaltkorrosion sind in Edelstahl häufig. Lochfraß tritt auf, wenn die Schutzchromoxidschicht durch Chloride und ähnliche Mittel lokal beschädigt wird. Die Korrosion von Spaltungen entwickelt sich typischerweise in schmalen Lücken - wie diejenigen, die sich um Schrauben oder Fugen befinden -, wo Chloride und Feuchtigkeit die Korrosion ansammeln und beschleunigen können. Insgesamt verringert das Vorhandensein von Chrom in rostfreiem Stahl die Wahrscheinlichkeit von Lochfraß und Spaltkorrosion im Vergleich zu Legierungsstahl.
Edelstahl sorgt auch für eine höhere Beständigkeit gegen galvanische Korrosion, die auftritt, wenn zwei verschiedene Metalle in einem Elektrolyten kontaktieren und das aktivere Metall korrodieren. Legierungsstähle sind aufgrund ihres niedrigeren elektrochemischen Potentials anfälliger für diese Art von Korrosion.
In ähnlicher Weise, wenn es um Spannungskorrosionsrisse (SCC) geht - das Riss eines Materials unter Zugspannung in einer korrosiven Umgebung -, funktioniert der haltlose Stahl im Allgemeinen besser. Seine Schutzchromoxidschicht widersteht nicht nur allgemeine Korrosion, sondern hilft auch dabei, die Initiierung von Rissen zu verhindern. Die Resistenz gegen SCC kann jedoch zwischen verschiedenen Edelstahlqualität variieren und hängt von der spezifischen Serviceumgebung ab. Zum Beispiel bieten Austenitische Edelstähle (wie 304 und 316) in vielen Umgebungen häufig einen starken SCC-Widerstand, obwohl sie in chloridreichen Umgebungen anfällig sein können.
Wärmebehandlung
Legierungsstahl kann sich über einen weiten Temperaturbereich behandeln, wobei gemeinsame Methoden wie Tempern, Normalisierung, Löschung und Temperieren. Es bietet eine größere Flexibilität bei der Optimierung von Eigenschaften wie Härte, Stärke und Verschleißfestigkeit. Beispielsweise kann Hochgeschwindigkeitsstahl (HSS) mit Wärme behandelt werden, um extrem hohe Härte zu erreichen, was ihn für Schneidwerkzeuge hochwirksam macht.
Edelstahl wird hauptsächlich durch Tempern, Lösungsbehandlung, Löschung und Temperatur mit Hitze behandelt. Der Wärmebehandlungsprozess variiert jedoch signifikant mit unterschiedlichen Noten. Martensitische rostfreie Stähle können durch Löschen und Temperieren mit Hitze behandelt werden, um eine hohe Härte und Festigkeit zu erreichen. Austenitische rostfreie Stähle hängen hauptsächlich auf die Lösungsbehandlung an, gefolgt von Kälte, um die Festigkeit zu verbessern, anstatt konventionelles Löschen und Temperieren, da hohe Temperaturen ihre Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen können. Ferritische rostfreie Stähle werden normalerweise mit Hitze behandelt, um die Verantwortlichkeit zu verbessern oder innere Belastungen zu lindern, aber eine solche Behandlung verändert ihre Härte und Festigkeit nicht wesentlich.
Schweißbarkeit
Sowohl Legierungsstähle als auch Edelstähle sind schweißbar, aber jeder hat seine eigenen Eigenschaften. Stähle mit kohlenstoffarmer Legierung sind leichter zu schweißen, während hochfeste oder hohe Kohlenstoffnoten eine Vorheizung und Wärmebehandlung nach der Scheibe erfordern, um Risse zu verhindern. Unter rostfreie Stähle bieten Austenitische Noten die beste Schweißbarkeit, während martensitische und ferritische Noten schwieriger sind und tendenziell anfällig für Brödeln oder Knacken sind.
Verarbeitbarkeit
maßabilität misst, wie leicht ein Material geschnitten, geformt oder gebohrt werden kann. Legierungsstahl hat im Allgemeinen eine bessere Verarbeitbarkeit als Edelstahl, insbesondere die Freimaschine. Zum Beispiel hat Austenitic Edelstahl 304 eine 40% ige Bewertbarkeitsbewertung im Vergleich zu Legierungsstählen wie 1018 mit einer Beachtbarkeit von 78%. Martensitische und ferritische rostfreie Stähle haben eine verbesserte Verwirklichung, erfordern jedoch spezielle Werkzeuge, um ihre Härte zu bewältigen.
Formbarkeit
Formbarkeit ist die Fähigkeit eines Materials, ohne zu brechen. Stähle mit kohlenstoffarmer Legierung haben eine gute Formbarkeit, aber aufgrund ihrer erhöhten Härte sind Stähle und Werkzeugstähle mit hohem Halthahl mehr zu formen. Die Formbarkeit des Edelstahls variiert je nach Grad. Austenitische rostfreie Stähle bieten außergewöhnliche Formbarkeitsfähigkeit und machen sie gut für eine tiefe Zeichnung, Biege und komplexe Anwendungen zur Form. Im Gegensatz dazu haben martensitische rostfreie Stähle aufgrund ihrer höheren Härte und Sprödigkeit die niedrigste Formbarkeit.
Vorteile von Legierungsstahl über Edelstahl
Alloy Steel ist eine breitere und vielseitigere Gruppe von Materialien, die gegenüber Edelstahl mehrere Vorteile bietet:
Es ist kostengünstig.
Es hat ein hohes Verhältnis von Stärke zu Gewicht und kann sehr schwierig gemacht werden, was zu anspruchsvollen Anwendungen passt.
Bestimmte Legierungsstähle bieten einen besseren Widerstand mit hohem Temperatur.
Seine Wärmebehandlungsoptionen ermöglichen es den Herstellern, ihre Eigenschaften zu optimieren, was häufig zu einer besseren Ermüdungsresistenz führt.
Es ist aufgrund seiner hervorragenden Bearbeitbarkeit sehr vielseitig.
Vorteile von Edelstahl über Legierungsstahl
Edelstahl ist auch ein weit verbreitetes Material, das mehrere Vorteile gegenüber Legierungsstahl hat:
Es bietet eine überlegene Korrosionsbeständigkeit.
Es erfordert eine geringere Wartung.
Die sauberere, hygienischere Oberfläche macht es ideal für Lebensmittel, medizinische und sanitäre Anwendungen.
Austenitischer Edelstahl ist duktiler und leichter zu formen als die meisten Legierungsstähle.
Edelstahl ist umweltfreundlich und kann zu 100% recycelbar sein.
Hilfreiche Tipps, die Sie bei der Auswahl des richtigen Stahls für Ihr Projekt berücksichtigen sollten
Die Auswahl des richtigen Stahls ist wichtig, um eine optimale Leistung, Haltbarkeit und Kosteneffizienz in jedem Projekt sicherzustellen. Hier sind wichtige Punkte zu berücksichtigen, wenn Sie sich zwischen Legierungsstahl und Edelstahl entscheiden.
Funktionale Anforderungen
Die beabsichtigte Anwendung des Materials bestimmt weitgehend die Art des erforderlichen Stahls. Wenn der Teil einer Meeresumgebung oder einer chemischen Exposition ausgesetzt ist, ist Edelstahl aufgrund seiner überlegenen Korrosionsbeständigkeit eine bessere Wahl. Für strukturelle Anwendungen wie Brücken, Gebäude und schwere Maschinen wird Legierungstahl jedoch für seine höhere Festigkeit und Zähigkeit bevorzugt.
Budgetbeschränkungen
Budgetbeschränkungen können den Stahltyp für Ihr Projekt bestimmen. Legierungsstahl ist im Allgemeinen erschwinglicher als Edelstahl aufgrund seines niedrigeren Legierungselementgehalts. Es ist jedoch nicht ratsam, die Kosten für die Kosten zu beeinträchtigen, da die Auswahl eines ungeeigneten Materials auf lange Sicht zu höheren Wartungs- und Ersatzkosten führen kann.
Wartung und Lebensdauer
Wenn niedrige Wartung und lange Lebensdauer wichtiger Prioritäten sind, kann Edelstahl eine bessere Investition sein. Im Gegensatz zu Legierungsstahl, für die häufig Schutzbeschichtungen erforderlich sind, um Korrosion zu verhindern, ist Edelstahl natürlich gegen Rostbeständigkeit und kann jahrzehntelang mit minimalem Unterhalt dauern. Noch wichtiger ist, dass Edelstahl recycelbar ist, was ihn zu einer nachhaltigen Wahl macht.
Ästhetische Anziehungskraft
Für Projekte, bei denen das Aussehen wichtig ist, ist Edelstahl häufig die bevorzugte Wahl. Die polierte, reflektierende und glänzende Oberfläche verleiht ihm einen schlanken, modernen Look, der in Architektur, Innenausstattung und High-End-Konsumgütern sehr wünschenswert ist. Darüber hinaus verbessert sein Widerstand gegen Ablauf oder Verfärbung im Laufe der Zeit seine Anziehungskraft. Darüber hinaus ist Edelstahl in verschiedenen Oberflächen erhältlich, sodass Designer mehr Flexibilität bei der Herstellung visuell ansprechender Produkte erhalten.
Abschluss
Um den richtigen Stahl auszuwählen, müssen Sie Faktoren wie funktionale Anforderungen, Gesamtkosten, Wartungsanforderungen und Umweltauswirkungen abwägen. Wenn Korrosionsbeständigkeit, Ästhetik und langfristige Haltbarkeit Prioritäten sind, ist Edelstahl die beste Wahl. Wenn jedoch hohe Festigkeit, einfache Bearbeitung und Kosteneinsparungen Ihre Hauptanliegen sind, passt Legierungstahl besser.
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