„Nehmen Sie einfach V4A“ ist die häufigste Werkstoffangabe, die uns erreicht — und die unschärfste. Hinter V4A stehen mindestens vier normgerechte Güten, die sich in Kohlenstoffgehalt, Stabilisierung und Molybdängehalt unterscheiden und damit in genau den Eigenschaften, auf die es später ankommt. Dieser Beitrag ordnet die Bezeichnungen und nennt die Kriterien, nach denen sich eine Flanschgüte tatsächlich entscheidet.
Wie die Gütenbezeichnungen aufgebaut sind
Im europäischen Raum tragen nichtrostende Stähle zwei gleichwertige Bezeichnungen: eine Werkstoffnummer nach EN 10027-2 und einen Kurznamen nach EN 10027-1. Beide sind in EN 10088-1 gelistet.
Die Werkstoffnummer ist rein systematisch. Bei 1.4404 steht die führende 1 für Stahl, die Sortengruppe 44 für „nichtrostend mit Molybdän, ohne Titan und Niob“, die 04 ist eine reine Zählnummer. Nach demselben Muster: Gruppe 43 bedeutet nichtrostend ohne Molybdän, Gruppe 45 nichtrostend mit besonderen Zusätzen — deshalb liegen die titanstabilisierten Güten 1.4541 und 1.4571 dort.
Der Kurzname ist dagegen lesbar. X2CrNiMo17-12-2 heißt: hochlegiert (X), 0,02 % Kohlenstoff (die 2, geteilt durch 100), legiert mit Chrom, Nickel und Molybdän in etwa 17 %, 12 % und 2 %. Wer den Kurznamen liest, kennt die Legierung — die Nummer muss man nachschlagen.
Die AISI-Nummern (304, 316, 321 …) stammen aus dem US-amerikanischen System und sind bei uns als Verkehrsbezeichnung verbreitet. Sie sind Anhaltspunkte, keine Gleichsetzung: AISI 316 deckt sowohl 1.4401 als auch 1.4436 ab, die sich im Molybdängehalt unterscheiden. Für eine Bestellung gehört die Werkstoffnummer auf die Zeichnung, nicht die AISI-Nummer.
V2A und V4A sind historische Handelsnamen der Krupp-Werke („Versuchsschmelze austenitisch“) und in keiner Norm definiert. Gemeint ist mit V2A üblicherweise die 1.4301-Familie, mit V4A die molybdänlegierte 1.4401/1.4404-Familie. Als verbindliche Werkstoffangabe taugen sie nicht.
Austenitisch, ferritisch, Duplex
Nichtrostend ist ein Stahl ab einem Chromgehalt von 10,5 % — das ist die Schwelle, ab der sich eine geschlossene Passivschicht bildet. Wie sich der Werkstoff darüber hinaus verhält, entscheidet sein Gefüge.
Austenitische Stähle
Die mit Abstand größte Gruppe und der Standard im Flanschbau: rund 18 % Chrom, 8 bis 14 % Nickel, kubisch-flächenzentriertes Gefüge. Sie sind sehr gut umformbar und schweißgeeignet, zäh bis in kryogene Temperaturen hinunter und im lösungsgeglühten Zustand praktisch unmagnetisch — nach starker Kaltumformung kann sich allerdings Verformungsmartensit bilden und das Bauteil leicht magnetisch werden. Das ist kein Mangel und kein Hinweis auf eine falsche Güte.
Nachteile: vergleichsweise niedrige Streckgrenze, hohe Wärmeausdehnung (rund 16 · 10⁻⁶ 1/K gegenüber 12 beim unlegierten Stahl) und ausgerechnet die höchste Empfindlichkeit gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion.
Ferritische und martensitische Stähle
Nickelarm oder nickelfrei, magnetisch, deutlich preisstabiler. Ferritische Güten sind gegen Spannungsrisskorrosion sehr beständig, in der Zähigkeit bei tiefen Temperaturen und in der Schweißeignung dickerer Querschnitte aber begrenzt. Im Flanschbau nach EN 1092-1 spielen sie eine Nebenrolle.
Duplex-Stähle
Etwa hälftig austenitisch-ferritisches Gefüge. Sie verbinden die rund doppelte Streckgrenze austenitischer Güten mit hoher Chloridbeständigkeit und sehr guter Resistenz gegen Spannungsrisskorrosion. Dadurch lassen sich Wandstärken reduzieren, was den höheren Kilopreis oft ausgleicht.
Die Grenze liegt bei der Temperatur: oberhalb von etwa 300 °C versprödet die Ferritphase („475-°C-Versprödung“), weshalb Duplex im europäischen Regelwerk üblicherweise nur bis rund 250 °C eingesetzt wird. Nach unten ist der Einsatz meist bis etwa −40 °C abgedeckt. Duplex ist außerdem magnetisch und beim Schweißen anspruchsvoller, weil das Phasenverhältnis über die Wärmeführung eingestellt werden muss.
L-Güten und Titanstabilisierung
Der wichtigste Unterschied zwischen 1.4301 und 1.4307 oder zwischen 1.4401 und 1.4404 ist der Kohlenstoff — und der Grund dafür heißt Sensibilisierung.
Verweilt ein austenitischer Stahl im Bereich zwischen etwa 450 und 850 °C, scheiden sich an den Korngrenzen Chromkarbide aus. Der dafür nötige Chrom stammt aus der unmittelbaren Umgebung der Korngrenze, die dadurch lokal unter die 10,5-%-Schwelle fällt. Das Korninnere bleibt beständig, die chromverarmten Korngrenzen werden angreifbar — interkristalline Korrosion. Genau dieser Temperaturbereich wird beim Schweißen in der Wärmeeinflusszone zwangsläufig durchlaufen.
Zwei Gegenmittel sind gebräuchlich:
- L-Güten (1.4307, 1.4404 — „low carbon“): Der Kohlenstoff wird auf maximal 0,030 % begrenzt. Dann steht schlicht zu wenig Kohlenstoff für eine kritische Karbidausscheidung zur Verfügung. Das ist der heute übliche Weg, weil er ohne Zusatzelemente auskommt und die Schweißeignung nicht beeinträchtigt.
- Stabilisierte Güten (1.4541, 1.4571 — Titan; alternativ Niob): Titan bindet den Kohlenstoff als Titankarbid ab, bevor er Chromkarbide bilden kann. Vorteil gegenüber L-Güten: Die Wirkung hält auch bei längerer Betriebstemperatur im kritischen Bereich an, weshalb stabilisierte Güten bei Dauereinsatz über 400 °C weiterhin die erste Wahl sind.
Praktisch heißt das: Wird ein Bauteil geschweißt, sollte es eine L-Güte oder eine stabilisierte Güte sein. Der Aufpreis gegenüber 1.4301 ist gering, das Risiko andernfalls real.
PREN: die Kennzahl für Chloride
Für die Beständigkeit gegen Lochkorrosion hat sich eine einfache Kennzahl etabliert, die Wirksumme oder PREN (Pitting Resistance Equivalent Number):
PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N
Molybdän wirkt also gut dreimal, Stickstoff sechzehnmal so stark wie Chrom. Deshalb ist die molybdänfreie 1.4301 in chloridhaltigen Medien so deutlich schwächer als 1.4404, und deshalb sind moderne Duplexgüten trotz moderatem Molybdängehalt so leistungsfähig — sie sind gezielt mit Stickstoff legiert.
Der PREN ist eine Rangfolge, keine Freigabe. Er sagt nichts über Spaltgeometrie, Temperatur, pH-Wert, Strömung oder Oberflächenzustand — und ein Bauteil mit rauer, verzunderter Oberfläche versagt trotz hohem PREN. Für eine Auslegung ersetzt er keine Medienbewertung.
Die gängigen Güten im Überblick
Die PREN-Werte sind Richtwerte aus den Analysenspannen nach EN 10088-1; die tatsächliche Schmelzanalyse liegt je nach Charge darüber oder darunter.
| Werkstoff | Kurzname | AISI | PREN ca. | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|---|
| 1.4301 | X5CrNi18-10 | 304 | 18–20 | Allgemeiner Apparate- und Behälterbau ohne Chloridbelastung |
| 1.4307 | X2CrNi18-9 | 304L | 18–20 | Wie 1.4301, jedoch für geschweißte Konstruktionen |
| 1.4541 | X6CrNiTi18-10 | 321 | 18–20 | Titanstabilisiert, Dauereinsatz über 400 °C |
| 1.4404 | X2CrNiMo17-12-2 | 316L | 24–26 | Standard für Chemie, Pharma, Lebensmittel, milde Chloride |
| 1.4571 | X6CrNiMoTi17-12-2 | 316Ti | 24–26 | Wie 1.4404, stabilisiert für höhere Betriebstemperaturen |
| 1.4828 | X15CrNiSi20-12 | ≈ 309 | — | Hitzebeständig, zunderfest bis rund 1000 °C an Luft |
| 1.4878 | X8CrNiTi18-10 | 321H | — | Hitzebeständig und stabilisiert, Ofen- und Anlagenbau |
| 1.4876 | X10NiCrAlTi32-21 | Alloy 800 | — | Hohe Temperaturen, aufkohlende und nitrierende Atmosphären |
| 1.4539 | X1NiCrMoCu25-20-5 | 904L | 33–36 | Schwefel- und Phosphorsäure, hochlegiert austenitisch |
| 1.4529 | X1NiCrMoCuN25-20-7 | 6Mo / Alloy 926 | 43–46 | Meerwasser, Rauchgaswäsche, hochchloridige Medien |
| 1.4462 | X2CrNiMoN22-5-3 | Duplex 2205 | 33–36 | Hohe Festigkeit plus Chloridbeständigkeit, bis rund 250 °C |
| 1.4410 | X2CrNiMoN25-7-4 | Superduplex 2507 | 42–45 | Offshore, Meerwasser, Sole — höchste Beanspruchung |
Auswahl in fünf Fragen
Für die meisten Anfragen genügen fünf Angaben, um die Güte einzugrenzen:
- Welches Medium, mit welchem Chloridgehalt? Chloride sind der bestimmende Faktor. Ohne sie reicht meist 1.4301/1.4307; ab Trinkwasserniveau beginnt 1.4404, Meerwasser verlangt 1.4529, 1.4462 oder 1.4410.
- Welche Betriebstemperatur? Dauereinsatz über 400 °C spricht für stabilisierte Güten, über 600 °C für hitzebeständige. Duplex scheidet oberhalb von rund 250 °C aus. Nach unten hin sind austenitische Güten unschlagbar zäh.
- Wird geschweißt? Wenn ja: L-Güte oder stabilisiert. Diese Frage wird am häufigsten übergangen und verursacht die meisten Schäden.
- Welcher Druck, welche Wandstärke? Wo die Streckgrenze bemessungsbestimmend ist, kann Duplex trotz höherem Kilopreis in Summe günstiger sein, weil weniger Material verbaut wird.
- Gibt es Vorgaben aus Anschlussbauteilen? Rohr, Flansch und Schrauben sollten werkstofflich zusammenpassen — sonst entsteht ein galvanisches Element. Häufig ist die Güte durch die bestehende Anlage bereits festgelegt.
Was beim Flansch dazukommt
Über den Werkstoff hinaus gehören auf eine Flanschbestellung drei weitere Angaben:
- Norm und Form
- EN 1092-1 unterscheidet Flanschtypen (Vorschweiß-, Los-, Blind-, Gewinde-, Blockflansch) und Dichtflächenformen (glatt, Nut/Feder, Vor- und Rücksprung, O-Ring-Eindrehung). Typ, Nennweite und Druckstufe legen die Geometrie fest.
- Lieferzustand
- Austenitische Flanschen werden üblicherweise lösungsgeglüht und abgeschreckt geliefert. Bei Duplex ist die Wärmebehandlung besonders kritisch, weil sie das Phasenverhältnis einstellt.
- Zeugnis
- Ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN 10204 bestätigt die Werte aus der eigenen Prüfung des Herstellers, ein Zeugnis 3.2 wird zusätzlich von einer unabhängigen Stelle gegengezeichnet. Welches gefordert ist, ergibt sich aus dem Regelwerk der Anlage — nachträglich lässt sich ein 3.2 nicht mehr erzeugen.
Wie die gewählte Güte im Betrieb tatsächlich angegriffen wird, behandelt der Beitrag Korrosion an Edelstahl. Was nach dem Schneiden und Schweißen mit der Oberfläche zu geschehen hat, steht unter Beizen und Passivieren.