Der grundlegende Grund, warum Lagerstahl - insbesondere kohlenstoffreicher Chromstahl wie 52100-Stahl - zum Rosten neigt, liegt in seiner kohlenstoffreichen, hochlegierten Zusammensetzung. Bei bestimmten Mikrostrukturen entstehen dadurch elektrochemische Ungleichmaessigkeiten. Wenn Feuchtigkeit und Sauerstoff von aussen einwirken, fuehren diese Faktoren zusammen zu lokaler Korrosion, die sich schnell ausbreiten kann.
I. Mikrostrukturelle und elektrochemische Korrosionsmechanismen
Chromstahl wie 52100-Stahl oder GCr15 enthaelt hohe Anteile an Kohlenstoff und Chrom. Nach der Waermebehandlung bildet sich eine martensitische Matrix mit verteilten Karbiden. Werden Schmelz- oder Stranggussprozesse jedoch nicht sauber kontrolliert, ist das Material anfaellig fuer strukturelle Ungleichmaessigkeiten wie Seigerungen, Porositaet, nichtmetallische Einschluesse und bandfoermige Karbidverteilungen.
Galvanischer Zelleffekt: Diese mikrostrukturellen Unregelmäßigkeiten erzeugen Unterschiede im Elektrodenpotenzial zwischen verschiedenen Bereichen der Materialoberfläche. In feuchter Umgebung wirken Bereiche mit niedrigerem Potenzial, etwa kohlenstoffreiche Zonen oder Bereiche unmittelbar um Einschlüsse, als Anoden, während Bereiche mit höherem Potenzial als Kathoden wirken. Dadurch entstehen mikroskopische galvanische Zellen, die die anodische Auflösung beschleunigen und Rost auslösen.
Einfluss sekundärer Phasen: In herkömmlichem Wälzlagerstahl können große eutektische Karbide die Kontinuität der Matrix stören und dadurch die Korrosionsbeständigkeit verringern. Hochstickstoffhaltige rostfreie Wälzlagerstähle verbessern dagegen die Passivierung durch eine Verfeinerung sekundärer Phasen, etwa Nitride. Das zeigt, dass das grobe oder ungleichmäßige Gefüge von Standard-Chromstahl ihn grundsätzlich anfälliger für Korrosion macht.
II. Umweltfaktoren und chemische Oxidation Selbst bei vollkommen gleichmäßiger innerer Struktur bleibt 52100 Stahl eine hochreaktive eisenbasierte Legierung, die leicht mit ihrer Umgebung reagiert:
Zusammenspiel von Wasser und Sauerstoff: Reines Eisen oder Stahl ist in trockener Luft relativ stabil. Sobald jedoch Feuchtigkeit vorhanden ist und sich Sauerstoff aus der Luft darin löst, kommt es auf der Stahloberfläche zu einer elektrochemischen Oxidationsreaktion. Dabei entsteht lockeres, poröses, hydratisiertes Eisenoxid (Rost).
Autokatalytische Wirkung von Rost: Der entstehende Rost kann sich auf bis zum Achtfachen seines ursprünglichen Volumens ausdehnen. Da seine Struktur stark porös ist, kann er Sauerstoff und Feuchtigkeit nicht abschirmen wie der dichte Chromoxid-Passivfilm bei Edelstahl. Stattdessen wirkt er wie ein Schwamm, nimmt weitere Feuchtigkeit auf und beschleunigt die fortschreitende Korrosion tief in das Metall hinein.
Eindringen saurer Medien: In industriellen Umgebungen kommen Lager häufig mit sauren oder alkalischen Stoffen in Kontakt oder mit korrosiven Nebenprodukten wie Aldehyden, Ketonen und Kohlensäuren, die durch alternde Schmierstoffe entstehen. Diese Stoffe zerstören den schützenden Zustand der Metalloberfläche und verursachen sowohl Lochfraß als auch flächige Korrosion.
III. Fertigungsprozesse und Bedeutung des Korrosionsschutzes Das Rosten von Wälzlagerstahl wird häufig durch Schwachstellen im Fertigungsprozess und unzureichende Schutzmaßnahmen verstärkt:
Oberflächensauberkeit und Lagerung: Wenn bei Fertigung, Transport und Lagerung Schneidflüssigkeiten oder Schleifrückstände auf der Lageroberfläche verbleiben oder die Komponenten in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit ohne wirksame Korrosionsschutzöle gelagert werden, etwa spezielle Öle auf Basis von Barium-Petroleumsulfonat, setzt Rostbildung schnell ein.
Fehlende Passivschicht: Im Gegensatz zu Edelstahl kann herkömmlicher Chromstahl nicht von selbst eine dichte, stabile Passivschicht bilden. Sobald die Korrosionsschutzschicht an der Oberfläche, zum Beispiel der Ölfilm, beeinträchtigt ist, liegt die blanke Stahlmatrix direkt gegenüber korrosiven Medien frei und oxidiert rasch.
Die Rostneigung von Chromstahl ist die unvermeidbare Folge seiner mikrostrukturellen elektrochemischen Eigenschaften im Kontakt mit oxidierenden Umgebungen. Bei CXE Bearing wissen wir, dass sich dieser Korrosionsprozess nur wirksam stoppen lässt, wenn Schmelzverfahren zur Vermeidung von Gefügesegregation optimiert und zugleich strenge, fachgerechte Korrosionsschutzbehandlungen der Oberfläche durchgeführt werden, bevor unsere 52100-Stahllager an Ihren Betrieb geliefert werden.