1. Kernverwitterungselement: Chrom (Cr, 1,50–2,00 %)
Dient als Grundlage für die Bildung der schützenden Rostschicht und reagiert mit Sauerstoff unter Bildung von Chromtrioxid (Cr₂O₃).
Dieses Oxid dringt in die Rostschicht ein und wandelt loses Eisenoxyhydroxid (FeO(OH)) in dichtes, anhaftendes Alpha-Eisenoxyhydroxid (-FeO(OH)) um, wodurch eine physikalische Barriere entsteht, die verhindert, dass Feuchtigkeit und Sauerstoff das Stahlsubstrat erreichen.
2. Kritisches synergistisches Element: Kupfer (Cu, 0,20–0,30 %)
Beschleunigt die Verdichtung der Rostschicht und verringert die Auflösungsgeschwindigkeit von Eisenoxid.
An der Grenzfläche zwischen Rostschicht und Untergrund reichern sich Kupferionen an und bilden Kupferoxid (Cu₂O), das die Stabilität und Beständigkeit der Rostschicht gegen Abplatzungen weiter erhöht.
3. Zusätzliche Verstärkungselemente: Phosphor (P, kleiner oder gleich 0,040 %) und Nickel (Ni, kleiner oder gleich 0,50 %)
Phosphor fördert ein gleichmäßiges Wachstum der Rostschicht, verringert das Risiko lokaler Lochfraßbildung und verbessert die Kontinuität der Schicht.
Nickel erhöht die Zähigkeit des Stahls und stärkt gleichzeitig die Verbindung zwischen der Rostschicht und dem Untergrund, wodurch ein Abblättern der Patina durch Temperaturschwankungen oder mechanische Beanspruchung verhindert wird.
4. Grundstrukturelemente: Kohlenstoff (C, kleiner oder gleich 0,16 %) und Mangan (Mn, 0,80–1,25 %)
Das kohlenstoffarme Design (weniger als oder gleich 0,16 %) vermeidet Karbidausfällung und gewährleistet so eine gute Schweißbarkeit und Zähigkeit des Stahls, während gleichzeitig lokale Korrosion durch Zusammensetzungsinhomogenität minimiert wird.
Mangan erhöht die Festigkeit des Stahls und sorgt in Kombination mit anderen Elementen für die Aufrechterhaltung stabiler mechanischer Eigenschaften des Untergrunds und bietet so einen festen Halt für die schützende Rostschicht.
5. Kontrolle schädlicher Elemente: Schwefel (S, kleiner oder gleich 0,050 %) und Phosphor (strenge Obergrenze)
Beschränkt den Gehalt an schädlichen Elementen wie Schwefel streng, um die Bildung spröder Sulfideinschlüsse zu vermeiden, die als Ausgangspunkt für Korrosion dienen und die Gesamtintegrität der Rostschicht beeinträchtigen könnten.
