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Begriffsdefinition

Nichtrostender Stahl wird auch als Edelstahl rostfrei bzw. hochlegierter Stahl bezeichnet und beschreibt eine Gruppe von korrosions- und säurebeständigen Stahlsorten. Diese Stähle enthalten im Allgemeinen mindestens 10,5 Chrom sowie höchstens 1,2 M.-% Kohlenstoff und sind beständig gegen oxidierende Angriffsmittel. Höhere Chromgehalte und weitere Legierungsbestandteile, wie Nickel, Molybdän, Titan oder Niob verbessern die Korrosionsbeständigkeit, können aber auch die mechanischen Eigenschaften verändern. Unterschiedliche Namen im Handel für Nichtrostende Stähle sind z. B. Edelstahl Rostfrei, V2A, V4A, NIROSTA (ThyssenKrupp Stainless), Remanit, Cromargan (Handelsname von WMF), Stainless Steel, INOX.

Wesentliche Bestandteile

Hauptbestandteil

  • Eisen

Legierungselement

  • Chrom (>10,5 M.-%)
  • Nickel
  • Molybdän
  • Titan
  • Niob

Charakteristik

Charakteristisch für nichtrostende Stähle ist die bei Kontakt mit Sauerstoff auftretende dünne festhaftende Passivschicht aus Chromoxiden, die sich auch bei mechanischer Oberflächenbeschädigung sofort wieder neu ausbildet und somit selbstheilend ist.1

Die Gruppe der austenitischen rostfreien Stähle, die ca. 60% des Marktes für rostfreien Stahl ausmachen, zeichnen sich in der Regel durch die folgenden gemeinsamen Eigenschaften aus:

  • erhöhte Beständigkeit gegen Säuren
  • hohe Zähigkeit und damit schlechte Zerspanbarkeit (zum Beispiel beim Bohren) und erhöhte Neigung zum Fressen bei Verschraubungen
  • schlechte Wärmeleitfähigkeit
  • vergleichsweise niedrige Zugfestigkeit
  • hoher Wärmeausdehnungskoeffizient (zum Beispiel ein Wert von 16,0 für den Werkstoff 1.4301 im Vergleich zu einem Wert von 10,5 für Kohlenstoffstahl)
  • spezifisches Gewicht (V2A): 7,8 g/cm3

Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Die Herstellung von Stahl ist sehr energieintensiv, was auch zu hohen CO2-Emissionen führt. Durch das Stahlrecycling und die vollständige Kreislaufführung werden Rohstoffe eingespart. Bauteile aus Stahl selbst besitzen aber keine gesundheits- oder umweltgefährdenden Eigenschaften.

Lieferzustand

  • Profilstahl
  • Flachstahl
  • Vierkantstahl
  • Rundstahl
  • Rohre für Stützen
  • Unterzüge
  • Bleche für Dachdeckungen
  • Wandverkleidungen
  • Profile für Fenster
  • Türen
  • Maueranker
  • Traganker
  • Befestigungsmittel
  • Beschläge

Anwendungsbereiche (Besonderheiten)

  • Bauteile mit tragender Funktion im Außenraum
  • dekorative Zwecke in der Außen- und Innenarchitektur

Für das Bauwesen eignen sich die austenitischen Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4301, 1.4541, 1.4401, 1.4571 und der ferritische Stahl 1.4016 (Innen). Die Bezeichnungen sind von den Kristallstrukturen abgeleitet, Normalerweise liegt Stahl bei Raumtemperatur metastabil als ferritischer Stahl vor, der nicht korrosionsbeständig ist. Bei hochlegierten Stählen kann die sonst nur bei hohen Temperaturen stabile Kristallstruktur auch bei Raumtemperatur eingefroren werden, die korrosionsbeständiger ist.

Sorteneinteilung und Werkstoffnummern nichtrostender Stähle

Die rostfreien Stähle werden in vier Stahlgruppen aufgeteilt, die sich auf den Gefügezustand beziehen. Einmal die ferritischen, martensitischen und ferritisch-austenitischen Stähle (magnetisch) und zum andern die austenitischen Stähle (nicht magnetisch).

Werkstoffnummer

Cr-Gehalt

Gehalt an Mo, Nb, Ti

1.40...

Cr-Stähle mit < 2,5 % Ni

ohne Mo, Nb oder Ti

1.41...

Cr-Stähle mit < 2,5 % Ni

mit Mo, ohne Nb oder Ti

1.43...

Cr-Stähle mit ≥ 2,5 % Ni

ohne Mo, Nb oder Ti

1.44...

Cr-Stähle mit ≥ 2,5 % Ni

mit Mo, ohne Nb oder Ti

1.45...

Cr, CrNi- oder CrNiMo-Stähle mit Sonderzusätzen (Cu, Nb, Ti,..)

1.46...

Cr, CrNi- oder CrNiMo-Stähle mit Sonderzusätzen (Cu, Nb, Ti,..)

Cr = Chrom, Cu = Kupfer, Mo = Molybdän,Nb = Niob, Ni = Nickel, Ti = Titan

1Neroth G., Vollenschaar D.; Wendehorst Baustoffkunde, Vieweg + Teubner Verlag, 27. Auflage, 2012
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Risikobetrachtung Lebenszyklusphasen

 

 

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Planungs- und Ausschreibungshilfen

 

 

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Umweltdeklarationen

 

 

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Referenz

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Bewertungssystem

 

 

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Technisches

 

 

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Technische Daten

Die technischen Eigenschaften von nichtrostenden Stählen sind grundsätzlich ähnlich wie die von legierten Stählen. Seit dem 01.01.2008 besitzen nichtrostende Stähle das CE-Zeichen.
Sollen nichtrostende Stähle für tragende Bauteile verwendet werden ist im Allgemeinen die bauaufsichtliche Zulassung Z-30.3-6 zugrunde zu legen, die insgesamt 18 Stahlsorten umfasst.
Vergleicht man nichtrostende, austenitische Stähle mit allgemeinen Baustählen, so weisen erstgenannte bei gleicher Streckgrenze deutlich höhere Zugfestigkeiten und Bruchdehnungen auf.1

Referenz

Technische Regeln (DIN, EN)

DIN EN 502

2013

Dachdeckungsprodukte aus Metallblech - Spezifikation für vollflächig unterstützte Dachdeckungsprodukte aus nichtrostendem Stahlblech

DIN EN ISO 9445

 

Kontinuierlich kaltgewalzter nichtrostender Stahl - Grenzabmaße und Formtoleranzen

-1

2010

Teil 1: Kaltband und Kaltband in Stäben

-2

2010

Teil 2: Kaltbreitband und Blech

DIN EN 10088

 

Nichtrostende Stähle

-1

2011

Teil 1: Verzeichnis der nichtrostenden Stähle

-2

2011

Teil 2: Technische Lieferbedingungen für Blech und Band aus korrosionsbeständigen Stählen für allgemeine Verwendung

-3

2011

Teil 3: Technische Lieferbedingungen für Halbzeug, Stäbe, Walzdraht, gezogenen Draht, Profile und Blankstahlerzeugnisse aus korrosionsbeständigen Stählen für allgemeine Verwendung

-4

2009

Teil 4: Technische Lieferbedingungen für Blech und Band aus korrosionsbeständigen Stählen für das Bauwesen

-5

2009

Teil 5: Technische Lieferbedingungen für Stäbe, Walzdraht, gezogenen Draht, Profile und Blankstahlerzeugnisse aus korrosionsbeständigen Stählen für das Bauwesen

DIN EN 10296-2

2005/ AC:2007

Geschweißte kreisförmige Stahlrohre für den Maschinenbau und allgemeine technische Anwendungen - Technische Lieferbedingungen - Teil 2: Nichtrostende Stähle

DIN EN 10297-2

2005/ AC:2007

Nahtlose kreisförmige Stahlrohre für den Maschinenbau und allgemeine technische Anwendungen - Technische Lieferbedingungen - Teil 2: Rohre aus nichtrostenden Stählen

DIN EN 10312

2002 + A1:2005

Geschweißte Rohre aus nichtrostendem Stahl für den Transport von Wasser und anderen wässrigen Flüssigkeiten - Technische Lieferbedingungen

Quellen

1Neroth G., Vollenschaar D.; Wendehorst Baustoffkunde, Vieweg + Teubner Verlag, 27. Auflage, 2012
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Literaturtipps

 

 

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67/548/EWG „Richtlinie zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften für die Einstufung, Verpackung und Kennzeichnung gefährlicher Stoffe“.
(2008/58/EG, 30. Anpassung der der Richtlinie 67/548/EWG, ABl. Nr. L246 vom 15.9.2008 S.1)

TRGS 905 „Verzeichnis krebserzeugender, erbgutverändernder oder fortpflanzungsgefährdender Stoffe“, Mai 2008

TRGS 900 „Arbeitsplatzgrenzwerte“, Juni 2008

Verordnung zum Schutz vor Gefahrstoffen (Gefahrstoffverordnung – GefStoffV)

BGG 904 „Berufsgenossenschaftliche arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchungen“:
- G15 Chrom(VI) Verbindungen
- G38 Nickel oder seine Verbindungen
- G39 Schweißrauche

Bauregelliste A, Bauregelliste B und Liste C, Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin, Copyright © 2008

Merkblätter Edelstahl Rostfrei: Informationsstelle Edelstahl Rostfrei, Edelstahl Rostfrei, 1998, Düsseldorf

Sigurd Lohmeyer: Edelstahl, Eigenschaften, optimale Verarbeitung und Korrosionsschutz hochlegierter Stähle, Expert Verlag, 1981, Grafenau

Verlag Stahleisen mbH: Werkstoffkunde Stahl, Springer Verlag, 1985, Berlin

Jellinghaus Manfred: Stahlerzeugung im Lichtbogenofen, Verlag Stahleisen mbH, 1994, Düsseldorf

Gaugl Heinz: Metallrecycling, Institut für Technologie + Hüttenkunde der Nichteisenmetalle, 1999, Leoben

Stahlinstitut VDEh und der Wirtschaftsvereinigung Stahl: ⇒ Stahl in Zahlen, www.stahl-online.de

© Informationsstelle Edelstahl Rostfrei: www.edelstahl-rostfrei.de

Euro Inox, europäische Marktförderorganisation für nichtrostenden Stahl: www.euro-inox.org

Neroth G., Vollenschaar D.; Wendehorst Baustoffkunde, Vieweg + Teubner Verlag, 27. Auflage, 2012

Dehn, F.; König, G.; Marzahn G.: Konstruktionswerkstoffe im Bauwesen, Verlag Ernst und Sohn, 1. Auflage, 2003

Scholz/Hiese: Baustoffkenntnis; 17. Auflage, 2011; Werner Verlag (Wolters Kluwer Deutschland GmbH), Köln
 
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Rohstoffe / Ausgangsstoffe

 

 

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Hauptbestandteile

Eisen (60-75 %)
Kohlenstoff (< 1,2%)
Chrom (15,5 - 19 %)
Nickel (8,5 - 13,5 %)
Molybdän (2 - 2,5 %)
Die Rohstoffe entsprechen denen der Stahlerzeugung. 

Zusätzliche Legierungselemente sind:

  • Chrom
  • Nickel
  • Molybdän
  • Mangan
  • Titan

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

Chrom ist ein relativ häufiges Element. Mit einer durchschnittlichen Konzentration von 200 mg/kg steht es an 21. Stelle nach der Häufigkeit der Elemente in der Erdkruste. Da aber nur wenige spezifische Anreicherungsmechanismen existieren, gibt es nur wenige Lagerstätten. Zur Gewinnung von Chrom dient ausschließlich Chromeisenstein (Chromit) FeCr2O4. Ca. 90% der abbaubaren Weltreserven befinden sich im südlichen Afrika. Jährlich werden etwa 7 Mio. t gefördert.

Nickel ist in der Erdkruste mit ca. 0,008% enthalten und steht damit an 24. Stelle in der Häufigkeit der Elemente in der Erdkruste. Nickel wird zu 90 % aus Pentlandit (FeNi)9S8 gewonnen. Ca. 750000 t werden in Kanada und der GUS jährlich zumeist im Untertagebau gefördert.

Eisenerz siehe Datenblatt Stahl

Verfügbarkeit

siehe Datenblatt Stahl

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

siehe Datenblatt Stahl

Radioaktivität

siehe Datenblatt Stahl
 
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Herstellung

 

 

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Prozesskette

Prozesskette nichtrostender-Stahl

Herstellungsprozess

Die Herstellung gleicht derjenigen der Stahlherstellung. Zusätzlich werden die verschiedenen Legierungsanteile der Schmelze hinzugefügt.

siehe Stahl / Herstellung

Der Staub von Hochöfen, Sinteranlagen und Stahlwerken wird bei den Edelstahlwerken im Gegensatz zur Stahlerzeugung lediglich zu 42% verwertet. Der Rest muss auf Deponien gelagert werden.

Umweltindikatoren / Herstellung

Referenz

Energieaufwand

Aufgrund der bei der Herstellung des Stahles zulegierten Metalle (Chrom, Nickel) und dem bei ihrer Herstellung zusätzlich notwendigen Energieaufwand, erfordert rostfreier Edelstahl einen größeren Energieeinsatz als gewöhnlicher Stahl bzw. niedrig legierter Stahl.

Charakteristische Emissionen

siehe Datenblatt Stahl

Maßnahmen Gesundheitsschutz

siehe Datenblatt Stahl

Maßnahmen Umweltschutz

siehe Datenblatt Stahl

Transport

siehe Datenblatt Stahl
 
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Verarbeitung

 

 

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Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

Hochlegierter Stahl enthält üblicherweise als Legierungsbestandteil Chrom und/oder Nickel über 5 %. Beim Schweißen, Schneiden oder verwandten Verfahren können sich dadurch Rauche oder Stäube mit krebserzeugenden Anteilen bilden. Für diese Rauche, Stäube sind die entsprechenden TRGS 900-Werte sowie die Unfallverhütungsvorschrift (UVV) Schweißen, Schneiden und verwandte Verfahren zu beachten und zu verhindern.

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Beim Weichlöten von Edelstahl werden Flussmittel auf Basis von Phosphorsäure eingesetzt. Sie bewirken die Befreiung der Werkstückoberflächen von Oxid-, Sulfid- und Schmutzschichten und ermöglichen so eine feste Verankerung des Lots auf der Metalloberfläche. Durch erhöhte Löttemperaturen und längere Haltezeiten kann es zu einem Anstieg der Schadstoffemissionen kommen.

Gesundheitsgefahren gehen überwiegend von der ätzenden Wirkung sowie den beim Weichlöten freiwerdenden Phosphorsäuredämpfen aus.

AGW-Werte

siehe Datenblatt Stahl

REACH / CLP

Die REACH-Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und den Umgang mit Industriechemikalien. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.

Wird ein Produkt nicht als Stoff oder Gemisch, sondern als Erzeugnis eingestuft, ist kein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen. Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden.

Nichtrostender Stahl als Werkstoff kann, da er verschiedene Legierungselemente enthält, als Gemisch eingestuft werden. Produkt bezogene Informationen gemäß CLP-Verordnung müssen daher in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) der jeweiligen Produkte ausgewiesen sein.

Produkte aus nichtrostendem Stahl werden als Erzeugnis eingestuft.
Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden. Produkt bezogene Informationen hierzu finden sich dann in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) des Herstellers.

Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU

siehe Datenblatt Stahl

Emissionen

siehe Datenblatt Stahl

Umweltrelevante Informationen

Wassergefährdung

siehe Datenblatt Stahl
 
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Nutzung

 

 

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Beständigkeit Nutzungszustand

Charakteristisch für nichtrostende Stähle ist die bei Kontakt mit Sauerstoff auftretende dünne festhaftende Passivschicht aus Chromoxiden, die sich auch bei mechanische Oberflächenbeschädigung sofort wieder neu ausbildet und somit selbstheilend ist.1

Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.
→ Datenbank als PDF

Quellen

1Neroth G., Vollenschaar D.; Wendehorst Baustoffkunde, Vieweg + Teubner Verlag, 27. Auflage, 2012
 
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Nachnutzung

 

 

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Wiederverwendung / Wiederverwertung / Beseitigung

Da Nichtrostende Stähle nur in den seltensten Fällen eine Beschichtung oder einen Überzug erhalten, ist ihre Verwendung als Sekundärrohstoff durch das metallisch reine Metall sehr gut geeignet. Wichtig ist eine sortenreine Anlieferung der unterschiedlichen Schrottqualitäten. Schrotte aus Nichtrostenden Stählen werden aufgrund ihrer Legierungsbestandteile wieder zu Nichtrostenden Stählen im Induktionsofen bzw. Elektrolichtbogenofen eingeschmolzen und stellen aufgrund der Legierungen einen hochwertigen Sekundärrohstoff dar.

Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Siehe Datenblatt Stahl

Wiederverwendung

Siehe Datenblatt Stahl

Stoffliche Verwertung

Siehe Datenblatt Stahl

Energetische Verwertung

Siehe Datenblatt Stahl

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Siehe Datenblatt Stahl

EAK-Abfallschlüssel

Siehe Datenblatt Stahl