Architekten von Wolkenkratzern, Hängebrücken und Staudämmen vertrauen auf die dauerhafte Stabilität von rostfreiem Stahl. Doch diese hochwertigen Legierungen aus Eisen und Chrom weisen häufig winzige narbenförmige Schwachstellen auf, an denen sich Rost ansetzen und darauf leicht ausbreiten kann. Britische Forscher vom Imperial College of Science und von der College University in London fanden nun den Grund in wenigen Nanometer kleinen Zonen, in denen die wichtige Chromkonzentration deutlich abfällt und so anfällig für Rost wird.
Es ist unbestritten, dass winzige Einschlüsse von Mangansulfid im Stahl eine kritische Rolle spielen, berichten Mary Ryan und ihre Kollegen in der Fachzeitschrift “Nature” (Bd. 415, S. 770?774, 14. Februar 2002). Kühlt der heiße Stahl aus, sind solche Einschlüsse nur schwer zu vermeiden. Mit lokalen und sehr genauen Analysen der Stahlzusammensetzung entdeckten die Materialforscher, dass der Rost nicht wie vermutet an der Mangansulfid-Narbe über die Bildung von Wasserstoffsulfid ansetzt, sondern in der Randregion um diese Verunreinigung herum. Genau dort fällt der Chromanteil auf etwa 12 bis 14 Prozent ab, so dass eine Korrosion wie bei reinem Eisen beginnen kann . Für einen wirksamen Rostschutz sind 15 bis 25 Prozent nötig.
Auch wenn in der Summe ein Stahl genug Chrom enthält, treten diese Verarmungszonen an Chrom auf. Ein sehr viel geringerer Schwefelanteil könnte die Gefahr der winzigen Einschlüsse zwar verringern, doch wird das Material dann zu spröde für zahlreiche Anwendungen. Auch weitere Zusätze von Elementen wie Molybdän können helfen, sind jedoch relativ teuer.
Ausgehend von diesem neuen Ergebnis könnten die Stahlhersteller die Qualität jedoch einfacher und günstiger verbessern. Durch eine weitere nachträgliche Hitzebehandlung nach dem Abkühlprozess, könnten wieder mehr Chromatome in die verarmten Regionen wandern. Steigt so der Chromanteil wieder, könnte die Stabilität von Stahl um viele Jahrzehnte verlängert werden.
Jan Oliver Löfken
