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Stahlproduktion
Die Qualität eines Stahls wird auch durch das Herstellungsverfahren beeinflusst. Es gibt 3 gebräuchliche Verfahren:
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“Konventionelle" Stahlerzeugung: Strangguss und Blockguss
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Pulvermetallurgie
Bei allen Verfahren sind die anfänglichen Produktionsschritte identisch und entsprechen dem Kochen einer Suppe:
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Stahlschrott wird in ein Behältnis gekippt und geschmolzen (Wasser erhitzen)
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Legierungselemente werden hinzugefügt (Zutaten hinzufügen)
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Gründlich umrühren (Rühren)
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Proben werden entnommen und chemisch analysiert (Abschmecken)
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Abhängig von der Analyse, hinzufügen von Elementen, um die gewünschte Zusammensetzung zu erhalten (Würzen)
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Nochmals gründlich umrühren (Rühren)
Danach unterscheiden sich die Produktionsschritte:
Strangguss
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Der flüssige Stahl wird über eine Rutsche in einen Strang gegossen
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Der Strang wird warm- und kaltgewalzt in die gewünschte Breite, Dicke und Länge
Strangguss ist das gebraüchlichste und günstigste Verfahren zur Stahlherstellung.
Blockguss
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Der flüssige Stahl wird in einen Block gegossen (ähnliche Form wie ein Obelisk)
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Der Block wird (für Messerstahl) mit Hämmern zu Streifen geschmiedet
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Die Streifen werden warm- und kaltgewalzt in die gewünschte Breite, Dicke und Länge
Beim Giessen in den Block segregieren die Verunreinigungen im Stahl nach oben und unten und werden abgeschnitten. Darüber hinaus führt das Hämmern des heißen Stahls zu flachen Streifen zu einer Verbesserung der Mikrostruktur (Gefüge) in Form von kleineren und besser verteilten Karbiden. Diese zusätzlichen Arbeitsschritte führen dazu, dass Stahl aus Blockguss etwas teurer als Strangguss ist, weshalb er für Messerstähle seltener verwendet wird.
Pulvermetallurgie
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Die flüssige Stahlschmelze wird mit Stickstoffgas in kleinste Partikel pulverisiert und in Behälter abgefüllt.
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Das Pulver wird mit einer isostatischen Presse über Hitze und Druck zu einem Metallblock verdichtet.
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Die Blöcke werden weiter verdichtet und heiß- und kaltgewalzt in die gewünschte Abmessung.
Die Pulvermetallurgie erzeugt die hochwertigsten Stähle, mit sehr feinen und gleichmässig verteilten Karbiden. Die Produktionskosten sind jedoch um ein vielfaches höher als bei Strang- oder Blockguss.
Welches ist nun das beste Verfahren zur Herstellung von Messerstählen?
Dies hängt wesentlich von den gewünschten Eigenschaften ab. Bei niedrig legiertem Stahl / niedrigem Kohlenstoffgehalt (<0.6%) hat man weniger Vorteile von den teureren Verfahren, weshalb dafür i.d.R. Strangguss eingesetzt wird.
Je mehr Legierungsbestandteile hinzukommen und je höher der Kohlenstoffanteil steigt, desto größer werden die Karbide. Bei Stählen mit einem Kohlenstoffanteil von 0.6% - 0.8% kann Strangguss zur Verfeinerung des Gefüges beitragen.
Sobald der Kohlenstoffanteil 0.8% übersteigt, werden die Karbide signifikant größer. Darüber hinaus lassen sich große Primärkarbide, die bereits bei der Stahlerzeugung entstehen, nicht vermeiden, woraus ein suboptimales Gefüge mit großen, ungleichmäßig verteilten Karbiden entsteht (rot eingekreist im Bild unten).
Deshalb gibt es für sehr harte Messer mit einem hohen Kohlenstoffanteil kaum eine Alternative zur Pulvermetallurgie. So haben dann Pulverstähle wie SG2 und ZDP189 mit hohen Kohlenstoffanteilen und bei sehr hohen Härten bis zu HRC66 relativ kleine und sehr gleichmäßig verteilte Karbide und damit ein sehr gutes Gefüge (Bild rechts).
