1. Kupfer (Cu): Das Kernelement für die Entstehung und Stabilität der Patina
Inhalt: Typischerweise 0,20–0,50 % in SPA-H.
Rolle: Das wichtigste Legierungselement für die Witterungsbeständigkeit. Kupfer beschleunigt die anfängliche Bildung der Patina und verändert ihre chemische Struktur, wodurch sie dichter und besser auf dem Stahlsubstrat haftet.
Mechanismus: Kupferionen wandern während der Oxidation zur Stahloberfläche und bilden kupferreiche Hydroxycarbonatverbindungen, die sich mit Eisenoxiden (Rost) verbinden und eine stabile, nicht abblätternde Patinaschicht bilden. Ohne Kupfer würde SPA-H wie einfacher Kohlenstoffstahl losen, schutzlosen Rost bilden.
2. Chrom (Cr): Verbessert die Patinadichte und Korrosionsbeständigkeit in rauen Umgebungen
Inhalt: Typischerweise 0,30–1,25 % in SPA-H.
Rolle: Erhöht die Dichte und chemische Stabilität der Patina, insbesondere in feuchten, industriellen oder milden Küstenumgebungen mit höherem Schadstoffgehalt oder Salznebel.
Mechanismus: Chrom bildet innerhalb der Patina Chromoxide, die Mikroporen in der Eisenoxidschicht füllen und deren Durchlässigkeit für Wasser, Sauerstoff und korrosive Ionen (z. B. Chloridionen aus Salznebel) verringern. Dadurch stellt die Patina eine wirksamere Barriere gegen weitere Korrosion dar.
3. Phosphor (P): Fördert die gleichmäßige Patinabildung
Inhalt: Typischerweise 0,07–0,15 % in SPA-H (ein höherer Wert als normaler Kohlenstoffstahl).
Rolle: Stellt sicher, dass sich die Patina gleichmäßig auf der Stahloberfläche bildet, und verhindert so fleckiges oder ungleichmäßiges Rosten, das zu lokaler Korrosion führen kann.
Mechanismus: Phosphor verändert die Oberflächenchemie des Stahls, um die Oxidation auf kontrollierte und gleichmäßige Weise zu beschleunigen. Es reduziert auch die Häufigkeit des Abblätterns der Patina und sorgt so dafür, dass die Schutzschicht langfristig erhalten bleibt.
4. Kleinere Legierungselemente (Ni, Si, Mn): Synergistische Unterstützung
Nickel (Ni, ~0,20–0,50 %): Verbessert die Zähigkeit und Beständigkeit der Patina gegenüber Chloridionen weiter, wodurch SPA-H besser für milde Küstenumgebungen geeignet ist.
Silizium (Si, ~0,15–0,50 %): Hilft bei der Bildung einer siliziumreichen Schicht innerhalb der Patina und erhöht so deren Härte und Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb oder physische Beschädigungen.
Mangan (Mn, ~0,80–1,50 %): Stärkt die Stahlmatrix, ohne die Patinabildung zu beeinträchtigen, und sorgt für ein Gleichgewicht zwischen mechanischer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
5. Kohlenstoff (C) und Schwefel (S): Kontrolliert für optimale Leistung
Kohlenstoff (C, kleiner oder gleich 0,12 %): Niedrig gehalten, um die Bildung harter, spröder Karbide zu vermeiden, die örtliche Korrosion verursachen und die Patinahaftung verringern können.
Schwefel (S, kleiner oder gleich 0,035 %): Minimiert, um die Bildung von Sulfideinschlüssen zu verhindern, die korrosionsanfällig sind und die gleichmäßige Bildung der schützenden Patina stören können.
