Die Materialspezifikation 1.4301 kennzeichnet einen rost- und säurebeständigen, austenitischen Chrom-Nickel-Stahl. Wegen seines Chromgehaltes wird er der Gruppe der Edelstähle zugeordnet. Gebräuchlich sind auch die Kurzbezeichnung X5CrNi18-10 oder die umgangssprachliche Benennung V2A. Wegen seiner herausragenden Eigenschaften erfährt dieser Werkstoff eine breite Anwendung und genießt eine außerordentlich hohe, weltweite Verbreitung.
Zusammensetzung und Bezeichnung
Die Werkstoffnummer 1.4301 basiert auf der Systematik der DIN EN 10027. Wesentliche Legierungsbestandteile sind Eisen, Chrom und Nickel sowie Anteile an Mangan, Silizium und Kohlenstoff.
Die Mengenverteilung der Legierungselemente nach DIN EN 10088-4 stellt sich wie folgt dar:
Chrom (Cr) 17,5-19,5 Prozent
Nickel (Ni) 8,0-10,5 Prozent
Mangan (Mn) bis zu 2 Prozent
Silizium (Si) bis zu 1 Prozent
Kohlenstoff (C) maximal 0,07 Prozent
Phosphor (P) maximal 0,045 Prozent
Schwefel (S) maximal 0,015 Prozent
Stickstoff (N) bis zu 0,10 Prozent.
Eigenschaften von V2A Edelstahl
Korrosionsbeständigkeit
Die ausgezeichnete Beständigkeit gegen Korrosion ist wohl eine der am meisten geschätzten Eigenschaften von V2A Edelstahl. Der in hohen Anteilen enthaltene Chrom führt im Kontakt mit Sauerstoff zur Bildung einer schützenden Oxidschicht. Diese ist beständig gegen die korrosive Wirkung einer Vielzahl von Medien. Der Werkstoff 1.4301 weist damit eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit in normaler Atmosphäre und bei Kontakt mit Wasser auf. Eine ideale Voraussetzung für die Anwendungen im Innen- und Außenbereich.
Ebenso können leicht saures oder alkalisches Wasser der Oberfläche nichts anhaben. Der Einwirkung schwach organischer und anorganischer Säuren, wie beispielsweise Essigsäure und Salpetersäure in niedrigen Konzentrationen sowie vieler Alkohole und haushaltsüblicher Desinfektions- und Reinigungsmittel, widersteht das Material ebenfalls problemlos. Eine bedingte Beständigkeit besteht in Umgebungen mit hoher Salzkonzentration, zum Beispiel in Meeresnähe oder bei direktem Kontakt mit Salzwasser. Hier tritt das Risiko einer Lochfraßkorrosion auf.
Zudem können stark oxidierende Säuren in hoher Konzentration das Material ebenfalls schädigen. Dieser Effekt wird durch die Einwirkung höherer Temperaturen verstärkt. Gegenüber chloridhaltigen Lösungen sowie stark alkalischen oder sauren Medien ist keine Korrosionsbeständigkeit gegeben.
Mechanische Kennwerte
Die Edelstahllegierung 1.4301 verfügt über eine hohe mechanische Festigkeit und Zähigkeit. Die Zugfestigkeit (Rm) erreicht Werte von 520 bis 750 Megapascal. Für die Dehngrenze (Rp) werden 210 bis 260 Megapascal genannt. Die Bruchdehnung (A5) liegt bei 45 Prozent. Der Elastizitätsmodul (E) erreicht temperaturabhängig 165 bis 200 Kilonewton pro Quadratmillimeter.
Die Härte wird mit 70 bis 95 Rockwell B (HRB) beziehungsweise 150 bis 200 Vickers (HV) angegeben. Damit hat dieser Stahl eine gute Polierfähigkeit und ist sehr gut verformbar. Umformverfahren wie das Tiefziehen, Biegen und Rollformen sind auch bei nicht erwärmtem Material anwendbar. Zudem ist der Werkstoff bestens für das Schmieden geeignet. Hierfür sind jedoch Temperaturbereiche zwischen 950 und 1180 Grad Celsius üblich. Auch bei niedrigen Temperaturen büßt der Werkstoff seine gute Zähigkeit nicht ein.
Temperaturbeständigkeit
Der Edelstahl 1.4301 behält seine Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auch bei höheren Temperaturen. Er ist für eine thermische Beanspruchung bis 600 Grad Celsius zugelassen.
Schweißeignung
V2A weist eine ausgezeichnete Schweißeignung auf und ist mittels thermischer Fügeverfahren sehr gut zu verbinden. Alle gängigen Schweißverfahren sind mit und ohne Zusatzwerkstoff nutzbar. Üblich sind Schutzgas-Schweißverfahren, wie das Wolframintertgas-Schweißen (WIG) und das Metallaktivgas-Schweißen (MAG) sowie das Lichtbogen-Handschweißen (E). Für das Unterpulver-Schweißen (UP) sowie das Laserstrahl-Schweißen ist dieser Edelstahl ebenfalls geeignet. Eine Ausnahme bildet das Autogen-Schweißen mit Sauerstoff-Acetylen-Flamme.
Aufgrund des hohen Chromanteils neigt der Werkstoff zur Bildung von Chromkarbiden an den Korngrenzen. Dies begünstigt die interkristalline Korrosion. Geringe Wärmeeinbringung verhilft dazu, die Bildung von Chromkarbiden einzuschränken. Dies wird durch hohe Schweißgeschwindigkeiten ermöglicht. Eine völlige Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion ist in geschweißtem Zustand dennoch nicht gegeben.
Im Nachgang des Schweißens sind eine Reinigung und Passivierung zu empfehlen. Dies entfernt Anlauffarben oder Zunder im Bereich der Fügezone und stellt die Korrosionsbeständigkeit sowie eine homogen anmutende Oberfläche in diesem Bereich wieder her. Beizen, Passivieren oder mechanisches Polieren sind geeignete Verfahrensschritte dazu.
Oberflächenbeschaffenheit
Der Edelstahl 1.4301 hat insbesondere als Blech in kaltgewalzter Ausführung eine leicht glänzende, ansprechende Oberfläche. Aufgrund seiner Resistenz gegen korrosive Einwirkung verändert sich die visuelle Anmutung über die Zeit nicht signifikant. Oftmals wird V2A darum auch für dekorative Anwendungen genutzt, bei denen ästhetische Aspekte eine Rolle spielen und eine qualitativ hochwertige Erscheinung gefordert wird. Hinzu kommt der geringe Aufwand, mögliche Verschmutzungen zu entfernen – Edelstahloberflächen sind sehr pflegeleicht.
Anwendungen von V2A Edelstahl
Nahrungsmittelindustrie
Aufgrund seiner Beständigkeit gegen eine Vielzahl korrosiv wirkender Medien sowie seiner guten Reinigungseigenschaften genügt V2A Edelstahl hohen Hygienestandards. Darum ist dieser Werkstoff insbesondere in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sehr verbreitet. Die Herstellung von Tanks, Rohren, Zentrifugen oder Förderanlagen, bei denen ein direkter Kontakt zu Lebensmitteln besteht, erfolgt unter Nutzung der Legierung 1.4301.
Bauwesen
Ästhetik und Dauerhaftigkeit der Edelstahloberfläche machen diesen Werkstoff zum gefragten Material für die Fassadengestaltung sowie für Geländer und Treppen. Wegen seiner vorteilhaften mechanischen Eigenschaften kommt V2A jedoch auch für anspruchsvolle strukturelle Konstruktionen zum Einsatz, die eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit bei hoher statischer und dynamischer Beanspruchung aufweisen müssen. Die ESTA E. Stahl Metallwarenfabrik GmbH fertigt Kantprofile, Laserzuschnitte, Treppenstufen und Konsolen aus V2A. Diese kommen in der Abwassertechnik, im Torbau sowie für den Bau von Maschinen zum Einsatz.
Chemische und energieerzeugende Industrie
Auch für Anwendungen in der chemischen und energieerzeugenden Industrie sind geringe Anfälligkeit für Korrosion in Kombination mit hervorragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften vorteilhaft. Reaktoren, Rohrleitungen und Lagertanks, die aggressiv wirkende Chemikalien aufnehmen oder erhöhter thermischer Beanspruchung widerstehen müssen, werden aus der Legierung 1.4301 gefertigt.
Medizintechnik
Die Erfüllung höchster Hygienestandards spielt im medizinischen Bereich eine herausragende Rolle. Biokompatibilität sowie die Möglichkeit, das Material zu sterilisieren, sind von entscheidender Bedeutung. V2A Edelstahl wird für chirurgische Instrumente, Implantate sowie Geräte im medizinischen Umfeld verwendet.
Haushaltsgeräte
Kühlschränke, Geschirrspüler oder Küchenspülen enthalten Komponenten aus V2A Edelstahl. Reinigungsfreundlichkeit, Langlebigkeit sowie Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit werden im Küchenumfeld großgeschrieben. Zudem sind auch hier die hochwertig dekorativen Eigenschaften des Edelstahls ein geschätztes Merkmal. Haushaltsgeräte mit Edelstahlkomponenten vermitteln Solidität und einen hohen Qualitätsanspruch ihrer Nutzer.
Bearbeitung von V2A Edelstahl
Trennen
Die Bearbeitung von V2A Edelstahl kann mittels unterschiedlicher Trennverfahren wie Laser-, Plasma und Wasserstrahlschneiden erfolgen. Zudem sind das Scheren und Stanzen häufig angewendete Verfahren.
Fügen
Die Eignung der Legierung 1.4301 für das Schweißen wurde bereits hinreichend erwähnt. Doch auch nicht thermische Verfahren wie das Schrauben sind für das Fügen von Edelstahlkomponenten von Bedeutung. Für hoch beanspruchte Verbindungen kommen HV-Verschraubungen zur Anwendung, bei denen die hochfesten Fügeelemente unter Vorspannung montiert werden. Das Vorspannen ermöglicht das Schließen von Spalten, eine gesteigerte Widerstandsfähigkeit gegenüber dynamischen Belastungen sowie die Begrenzung von Verformungen des Gesamtbauwerkes.
Umformen
Die guten Zähigkeitseigenschaften des V2A Edelstahls verhelfen dem Material zu hervorragenden Umformeigenschaften. Tiefziehen, Biegen und Rollformen sind häufig angewendete Verfahren der Formgebung.
Oberflächenbehandlung
Im Zuge der Nacharbeit vorausgegangener Arbeitsschritte wie dem Schweißen spielen das Beizen und Passivieren der Oberfläche von 1.4301 Werkstoffen eine wesentliche Rolle. Ziel ist es dabei, die Korrosionsbeständigkeit im Bereich der Fügezone wiederherzustellen. Im dekorativen Bereich dominieren das Polieren, Schleifen oder Bürsten. Diese verleihen der Oberfläche eine attraktive Anmutung und werten Bauteile aus V2A visuell auf.
ESTA E. Stahl Metallwarenfabrik GmbH
Die ESTA E. Stahl Metallwarenfabrik GmbH ist auf die Verarbeitung von Blechen spezialisiert. Wir verarbeiten Stahl-, Edelstahl- und Aluminiumhalbzeuge. Sämtliche Umform-, Trenn- und Fügeverfahren führen wir im eigenen Hause aus. Für Sie bedeutet dies hochprofessionelle, präzise ausgeführte Prozesse beim Laserschneiden, Scheren, Sägen, Bohren, CNC-Stanzen und Schweißen. Damit stellen wir die gleichbleibend hohe Qualität unserer Produkte sicher. Sie als unsere Kunden können sich jederzeit auf unsere Leistungsfähigkeit sowie die Güte unserer Produkte verlassen.
Sowohl in Beratung als auch Ausführung stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung. Sprechen Sie uns an – wir freuen uns auf Sie!