Welche Korrosionsbeständigkeit ist besser: 440C oder 420 Edelstahl? In der industriellen Fertigung bietet Standard-Wälzlagerstahl, zum Beispiel kohlenstoffreicher Chromstahl oder 52100-Stahl, eine hervorragende Tragfähigkeit, ist in feuchten Umgebungen jedoch stark rostgefährdet. Um dem entgegenzuwirken, setzen Konstrukteure häufig martensitische Edelstähle ein. Bei der Bewertung des Korrosionsschutzes dieser Werkstoffe sind Chromgehalt und Karbidausscheidung die zentralen Einflussgrößen. Obwohl 440C und 420 beide martensitische Edelstähle sind, führen ihre unterschiedlichen Kohlenstoffgehalte zu verschiedenen Mikrostrukturen. Daraus ergibt sich ein Kompromiss zwischen der Härte von „chromreichem, kohlenstoffreichem“ Stahl und der Korrosionsstabilität eines „mittelkohlenstoffhaltigen“ Stahls. I. Legierungszusammensetzung und Mikrostruktur Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl beruht vor allem auf der Chromoxid-Passivschicht, die sich auf der Oberfläche bildet. Die Integrität und Selbstheilungsfähigkeit dieser Schicht hängen direkt von der Menge an „freiem“ Chrom in der Matrix ab.
440C Edelstahl: Ein martensitischer rostfreier Stahl mit hohem Kohlenstoff- und Chromgehalt, der etwa 1 % Kohlenstoff und bis zu 17 % Chrom enthält. Obwohl ein hoher Chromgehalt theoretisch eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit bietet, führt der extrem hohe Kohlenstoffgehalt dazu, dass sich während der Wärmebehandlung große Mengen an Chromkarbiden (wie M23C6) ausscheiden. Dadurch entstehen um die Karbide herum sogenannte „chromverarmte Zonen“, die die lokale Korrosionsbeständigkeit schwächen und 440C in chloridhaltigen Lösungen anfälliger für Lochkorrosion machen.
420 Edelstahl: Ein martensitischer rostfreier Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, der typischerweise 0,15 %-0,40 % Kohlenstoff und 12 %-14 % Chrom enthält. Aufgrund des geringeren Kohlenstoffgehalts bilden sich während der Wärmebehandlung weniger Karbide. Dadurch kann sich das freie Chrom gleichmäßiger in der Matrix verteilen, sodass die Kontinuität und Stabilität der Passivschicht in Standardumgebungen häufig besser ist als bei dem kohlenstoffreichen 440C.
II. Leistungsvergleich in unterschiedlichen Umgebungen Die Korrosionsschutzleistung dieser beiden Stähle ist nicht absolut; sie hängt stark von den konkreten Betriebsmedien und Einsatzbedingungen ab.
Bewertungskriterium 440C Edelstahl Leistungsbewertung
Atmosphäre / Süßwasser Gute Leistung; geeignet für atmosphärische Beanspruchung, Dampf und schwach korrosive Medien. Gute Leistung; bietet grundlegenden Rostschutz. Beide erfüllen allgemeine Umweltanforderungen, 440C hat jedoch aufgrund des insgesamt höheren Chromgehalts einen leichten Vorteil.
Salzsprühnebel / Meerwasser Anfällig für Lochfraß. In NaCl-Lösungen werden chromverarmte Zonen bevorzugte Angriffspunkte für Korrosion. Besser als 440C. Weniger Karbide führen zu einer deutlich geringeren Neigung zu Lochfraß.
420 ist in chloridreichen Umgebungen überlegen.
Saure Medien Bietet eine ordentliche Korrosionsbeständigkeit in Salpetersäure und in Umgebungen der Lebensmittelverarbeitung. Durchschnittliche Säurebeständigkeit; stützt sich vollständig auf den Schutz durch den grundlegenden Passivfilm. 440C kann in bestimmten sauren Umgebungen je nach Konzentration besser abschneiden.
Verschleiß- und Korrosionsverhalten im Vergleich Extrem hohe Härte (bis zu 58 HRC) und ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, jedoch wird die Korrosionsbeständigkeit durch den hohen Kohlenstoffgehalt beeinträchtigt. Mittlere Härte und durchschnittliche Verschleißfestigkeit, dafür ein ausgewogeneres Korrosionsbeständigkeitsprofil. 440C opfert einen Teil der Korrosionsbeständigkeit zugunsten maximaler Verschleißfestigkeit.
III. Der entscheidende Einfluss der Wärmebehandlung
Die Wärmebehandlung ist der wichtigste Stellhebel, um die Korrosionsbeständigkeit beider Werkstoffe zu beeinflussen. Bei 440C führt eine unsachgemäße Wärmebehandlung aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts, etwa durch Sensibilisierung, dazu, dass sich Karbide entlang der Korngrenzen ausscheiden. Dadurch wird die Kontinuität der Passivschicht stark gestört, was das Risiko für interkristalline Korrosion und Lochkorrosion deutlich erhöht. 420-Stahl reagiert dagegen weniger empfindlich auf die Wärmebehandlung. Seine Gefügestabilität ist besser, sodass er nach dem üblichen Härten und Anlassen eine gleichmäßige Korrosionsbeständigkeit beibehalten kann.
IV. Fazit und Anwendungsempfehlung Betrachtet man ausschließlich die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere die Beständigkeit gegen Lochkorrosion und interkristalline Korrosion, schneidet Edelstahl 420 in der Regel besser ab als 440C. Der Grund dafür ist, dass 440C hohe Kohlenstoffanteile nutzt, um eine sehr hohe Härte und Verschleißfestigkeit zu erreichen. Dabei entstehen große Mengen an Karbiden sowie chromverarmte Zonen, die die Gleichmäßigkeit der Passivschicht beeinträchtigen und den Werkstoff in chloridreichen Umgebungen wie Salzsprühnebel oder Meerwasser anfällig für lokale Korrosion machen.
Wenn Ihre Anwendung jedoch gleichzeitig eine hohe Härte, sehr gute Verschleißfestigkeit und eine moderate Korrosionsbeständigkeit erfordert – etwa bei Lagern, Industriemessern oder Ventilsitzen –, bleibt 440C die optimale Wahl. Der Werkstoff bietet weiterhin einen soliden Schutz in Atmosphäre, Süßwasser und leicht sauren Medien und liefert zugleich eine mechanische Leistungsfähigkeit, die 420 deutlich übertrifft.
Bei CXE Bearing unterstützen wir unsere Kunden dabei, diese werkstofftechnischen Zielkonflikte richtig einzuordnen. Wenn Ihre Umgebung stark korrosiv ist, die Belastung jedoch gering bleibt, ist 420 vorzuziehen. Wenn hohe Verschleißbeanspruchung und schwere Lasten in einer leicht korrosiven Umgebung aufgenommen werden müssen, erfüllen die hochchrom- und kohlenstoffreichen Eigenschaften von 440C – oder auch klassischer 52100-Stahl mit modernen Beschichtungen – Ihre Gesamtanforderungen am besten.
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Worin unterscheiden sich die grundlegenden Korrosionsmechanismen und Ausfallarten von 420-Edelstahl und austenitischen Edelstählen wie 304 in chloridreichen maritimen Umgebungen?