Dieser Beitrag ist unter dem Titel „Edelstahl nicht gleich Edelstahl“ im Deutschen Architektenblatt 07.2009 erschienen.
Von Catherine Houska
Der Begriff Edelstahl wird gleichermaßen für Edelstahl, Werkzeugstahl und „Edelstahl Rostfrei“ verwendet. Edelstähle sind besonders reine Stähle, deren Schwefel- und Phosphorgehalt 0,025 Prozent nicht übersteigt. „Edelstahl Rostfrei“ hat dagegen einen Legierungsanteil von mindestens 10,5 Prozent Chrom. Es gibt daher viele verschiedene Edelstähle mit unterschiedlichen Legierungen, Korrosionsbeständigkeiten und Festigkeiten. Über höhere Chromgehalte und weitere Legierungsbestandteile wie Nickel, Molybdän oder Stickstoff lassen sich sowohl die Korrosionsbeständigkeit erhöhen als auch Materialeigenschaften wie die Schweißfähigkeit und die Formbarkeit beeinflussen.
Über hundert Stahlsorten
In Europa sind die nichtrostenden Stähle in der DIN EN 10088-1 bis 3 genormt. Jede der über hundert verschiedenen Stahlsorten trägt eine Bezeichnung mit Angaben über die wichtigsten Legierungselemente und deren Inhalte. Sie enthält außerdem eine Werkstoffnummer, die eine unverwechselbare Materialangabe in Plänen und Ausschreibungen ist. Von Planern werden umgangssprachlich gelegentlich noch die Synonyme „V2A“ und „V4A“ verwendet. Diese Bezeichnungen waren ursprünglich Markennamen, wurden aber im Lauf der Zeit zu Gattungsbegriffen für sehr gebräuchliche Edelstahlsorten. V2A entspricht in der Regel der Werkstoffnummer 1.4301 und V4A trägt die Nummern 1.4401/1.4571.
Stahlsorten für den Baubereich
Die für den Baubereich wichtigen nichtrostenden Stähle lassen sich auf 17 Stahlsorten reduzieren, die in vier Korrosionswiderstandsklassen unterteilt werden. Sie sind in der Allgemeinen Bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3-6 des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) zusammengefasst (siehe Übersicht unten). Die Standardstähle mit den Werkstoffnummern 1.4301, 1.4307 und 1.4541 aus der Widerstandklasse II nach Tabelle 1 eignen sich für Umgebungen mit geringen Industrieemissionen. Sie lassen sich daher in wenig belasteten städtischen und ländlichen Gebieten uneingeschränkt verwenden. Für den Einsatz in industriell belasteten Einbauorten werden die rostfreien Edelstähle aus der Widerstandklasse III wie zum Beispiel 1.4401, 1.4404 oder 1.4571 empfohlen. Aggressive Bedingungen, etwa in küstennahen Gebieten mit zusätzlichen industriellen Emissionen, setzen höher legierte Stähle wie 1.4439, 1.4539 oder 1.4462 voraus (Widerstandklasse III beziehungsweise IV).
Stahlsorte anwendungsgerecht auswählen
Die Oberflächenbeschaffenheit, das Reflexionsverhalten, die Farbe und die Beständigkeit von Edelstahl Rostfrei sind je nach Herstellungsart und der Behandlung des Materials unterschiedlich. Warm gefertigte Profile haben zum Beispiel eine rauere, unebenere Oberfläche als kalt gewalzte Bänder und Bleche. Die im Bauwesen gängigsten kalt gefertigten Oberflächen sind 2D, 2B und 2R und in der DIN EN 10088-2 festgelegt. Warm gewalzte Bleche haben im Allgemeinen eine entzunderte 1D-Oberfläche. Innerhalb derselben Bezeichnung von Hersteller zu Hersteller und auch innerhalb verschiedener Lieferchargen können sichtbare Unterschiede auftreten. Generell sollten daher zwischen Bauherren und Auftragnehmer verbindliche Muster als Vertragsgrundlage vereinbart werden.
- Oberflächenzustand 1D findet sich auf warmgewalzten, zumeist größeren Oberflächen, von denen der beim Walzen und Glühen entstandene Zunder abgeschliffen wurde. Die Oberfläche ist rau und reflektiert nur wenig. Sie wird daher für gestalterisch untergeordnete Bereiche wie nicht sichtbare Befestigungen oder tragende Bauteile verwendet.
- 2D wird bei kaltgewalztem Stahl durch Wärmebehandlung und Beizen erreicht. Diese Oberfläche findet bei industriellen Anwendungen Verwendung und ist gegenüber Fingerabdrücken empfindlich. 2D wird in der Regel wie die nachfolgenden Oberflächen 2B und 2R weiterbearbeitet.
- 2B entsteht, indem eine 2D-Oberfläche mit polierten Rollen nachgewalzt wird. So entsteht eine glatte, spiegelnd-graue Optik. 2B ist die häufigste Ausgangsoberfläche für dekorativere Anwendungen.
- 2R entsteht durch Blankglühen unter Luftabschluss und anschließendes leichtes Nachwalzen. Oftmals wird die sehr glatte, hochglänzende und spiegelnde Oberfläche poliert, um die Uniformität der architektonischen Erscheinung zu unterstreichen.
- 2J und 2K kommen in Architekturanwendungen am häufigsten vor. Sie entstehen, indem eine 2B-Oberfläche maschinengeschliffen wird. Die glänzendsten Oberflächen lassen sich mit Nassschliffverfahren in den feinen Korngrößen bis Korn 320 oder 400 herstellen. Mit Schliffen, Einfärbungen und geprägten Oberflächenstrukturen, Strahlen und anderen Methoden lassen sich überaus vielfältige Oberflächeneffekte erzielen. Eine gut dokumentierte Übersicht enthält das Merkblatt 960 „Edelstahl Rostfrei: Oberflächen im Bauwesen“.
Vorsicht bei bewitterten Flächen
Bewitterte Bauteile wie Fassadenverkleidungen oder Stadtmöblierungen müssen besonders sorgfältig geplant werden. Entspricht der ausgewählte Stahl der zu erwartenden Umweltbelastung (siehe Tabelle), sind die Konstruktionen sehr widerstandfähig gegen Korrosion. Auch sollten die Flächen regelmäßig gesäubert werden. Von Vorteil ist daher eine Formgebung, die eine natürliche Säuberung mit Regenwasser ermöglicht. Je glatter zudem die Oberfläche ist, desto weniger Schmutz bleibt daran haften und desto widerstandsfähiger ist sie gegen Korrosion. Abkantungen, Spalten und Nähte sollten versiegelt oder so gestaltet werden, dass sich Feuchtigkeit und korrosionsfördernde Gegenstände nicht in ihnen ablagern können.
Edelstahl voll recycelbar
In zunehmendem Maß wird bei der Wahl von Baustoffen nicht mehr nur nach den reinen Herstellungskosten entschieden. Auch die Einsatzdauer, der Wartungsaufwand sowie die Widerverwendbarkeit werden von Investoren und Eigentümern zunehmend als Auswahlkriterien heran gezogen. Edelstahl ist ein Werkstoff mit einem langen Lebenszyklus bei minimalen Unterhaltungskosten, der sich zudem aufgrund seiner 100-prozentigen Recyclingfähigkeit ohne Qualitätsverlust immer wieder verwenden lässt. Catherine Houska, Architekturberaterin des Nickel Institutes, dem weltweiten Zusammenschluss der Nickelproduzenten: „Hüttenwerke verwenden für die Produktion neuer Stähle so viel Schrott wie sie bekommen. Aufgrund der langen Einsatzzeiten von durchschnittlich 20 bis 30 Jahren stehen jedoch die benötigten Altmetallmengen nicht im gewünschten Umfang zur Verfügung. 2002 betrug nach einer Schätzung des International Stainless Steel Forum (ISSF) die Recyclingquote für rostfreien Stahl circa 60 Prozent.
Catherine Houska ist Architekturberaterin des Nickel Institute und Expertin für Bauen mit Edelstahl.
Noch mehr Informationen über Edelstahl
Broschüren der Informationsstelle Edelstahl Rostfrei:
- Merkblatt 829 „Edelstahl Rostfrei in Kontakt mit anderen Werkstoffen“
- Dokumentation 861 „Bauen mit Edelstahl Rostfrei“
- Merkblatt 864 „Bauprofile aus Edelstahl Rostfrei“
- Merkblatt 960 „Edelstahl Rostfrei: Oberflächen im Bauwesen“
- Merkblatt 965 „Reinigung und Pflege von Edelstahl Rostfrei im Bauwesen“
- Sonderdruck 862, Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung Z-30.3-6 vom 5. Dezember 2003 „Erzeugnisse, Verbindungsmittel und Bauteile aus nichtrostenden Stählen“
Wertstoffnummernsystem für nichtrostende Stähle
Nichtrostende Stähle sind in das europäische Werkstoffnummernsystem integriert und umfassen die Nummern 1.40xx bis 1.48xx. Die Zahl „1“ vor dem Punkt steht für Stahl. Neben den gebräuchlicheren Werkstoffnummern werden häufig auch die genormten Kurznamen von Stahlsorten genannt. Die Kurznamen enthalten Angaben über die genauen Legierungselemente und deren Gehalte. Für die Werkstoffnummer 1.4301 lautet der Kurzname X5CrNi18-10. Der Stahl besteht damit aus folgendenBestandteilen:
X5 = Kohlenstoffgehalt in hundertstel Gewichtsprozent (Beispiel: 0,05%)
Cr = Chrom
Ni = Nickel
18 = 18 % Chrom
10 = 10 % Nickel
1) Nach DIN EN 10088-1:2005-09
2) Gilt nur für metallisch blanke Oberflächen. Bei möglicher Kontaktkorrosion besteht Gefahr für das unedlere Metall.
3) Als unzugänglich werden Konstruktionen eingestuft, deren Zustand nicht oder nur unter erschwerten Bedingungen kontrollierbar ist und die im Bedarfsfall nur mit sehr großem Aufwand saniert werden können.
4) Diese Werkstoffe weisen eine hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf. Sie sind z.B. für Anwendungen in Straßentunneln, engen, stark befahrenen Straßenschluchten, schlecht belüfteten Parkgaragen oder bei Teilen im Meerwasser sowie in Meeresatmosphäre nach DIN EN ISO 12 944-2:1998-07, Abschnitt 3.7.4, geeignet. Die Werkstoffe 1.4565, 1.4529, 1.4547 weisen außerdem eine erhöhte Beständigkeit gegen örtliche Korrosionserscheinungen (Loch- und / oder Spaltkorrosion) auf.Für Bauteile in Schwimmhallenatmosphäre ohne regelmäßige Reinigung sind nur die Werkstoffe 1.4565, 1.4529, 1.4547 geeignet.
In Bereichen von Wasser mit einem CI-Gehalt ≤ 250 mg/l (Trinkwasser) ist zusätzlich der Werkstoff 1.4539 geeignet.
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