Rostfreie Stähle
Die rostfreien Eigenschaften erhält diese herausragende Gruppe von einem unsichtbaren und selbstheilenden Chromoxidfilm. Dieser bildet sich, wenn Chrom in Konzentrationen von mehr als 10,5 Prozent zugegeben wird. Die drei Hauptgruppen sind der austenitische, der ferritische und der martensitische Stahl.
In austenitischen Stählen wird die beste Korrosionsbeständigkeit erreicht. Ihre Mikrostrukturen bestehen aus sehr sauberen fcc-Kristallen, in denen alle Legierungselemente in fester Lösung vorliegen. Die Stähle enthalten 16 bis 26 Prozent Chrom und bis zu 35 Prozent Nickel. Dies ist ein starker Austenit wie Mangan. (Anstelle von Nickel findet deshalb Mangan ab und an Verwendung.) Austenitische Stähle können durch eine Wärmebehandlung nicht gehärtet werden und sind ebenfalls nicht magnetisch. Wie bereits genannt, sind die am häufigsten verwendeten Typen der 18/8 oder 304 Grad. Er enthält 18 Prozent Chrom und 8 Prozent Nickel.
Die ferritischen und martensitischen Gruppen besitzen beide eine bcc-Mikrostruktur. Martensitische Stähle haben einen höheren Kohlenstoffgehalt (bis zu 1,2 Prozent). Es kann gehärtet werden und wird für Messer und Werkzeuge verwendet. Ferritische Edelstähle enthalten lediglich bis zu 0,12 Prozent Kohlenstoff. Beide Typen haben als Hauptlegierungszusatz 11,5 bis 29 Prozent Chrom und praktisch keinerlei Nickel aufzuweisen. Ihre Korrosionsbeständigkeit ist gering und sie sind ferromagnetisch.
Eine spezielle Gruppe von rostfreien Stählen wird bei immens hohen Temperaturen eingesetzt. Beispielsweise bei 800°C (dies entspricht 1.450°F). In dieser Gruppe wird eine Lösungshärtung verwendet, um die Stähle bei Hitze instand zu halten. Sie enthalten bis zu 25 Prozent Chrom und 20 Prozent Nickel. Des weiteren geringen Mengen starker Karbidbildner wie Niob oder Titan, um den Kohlenstoff zu binden und eine Verarmung von Chrom an den Korngrenzen zu vermeiden. Superlegierungen werden bei einem höheren Service, wie in Flugzeugtriebwerken oder Gasturbinen verwendet. Diese arbeiten nach dem gleichen Prinzip, basieren jedoch auf Nickel oder Kobalt, gelegentlich beiden Stoffen, und enthalten entweder gar kein Eisen oder bis zu 30 Prozent. Ihre maximale Betriebstemperatur kann 80 Prozent des Schmelzpunktes erreichen.
Elektrostahl
Die hochsiliziumhaltigen Elektrostähle sind eine wichtige Gruppe von Stählen, welche für die Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie notwendig sind. Elektromagnete für Wechselstrom werden stets durch das Laminieren vieler dünner Bleche hergestellt, welche isoliert sind. Es dient dazu, den Fluss von Wirbelströmen zu minimieren und dadurch Stromverluste und eine Wärmeerzeugung zu reduzieren. Durch die Zugabe von bis zu 4,5 Prozent Silizium wird eine weitere Verbesserung erreicht, da es einen hohen elektrischen Widerstand verleiht. Für elektrische Transformatoren werden häufig kornorientierte Bleche verwendet. Diese enthalten entwa 3,5 Prozent Silizium und werden so gewalzt und geglüht, dass die Kanten der Würfeleinheiten parallel zur Walzrichtung ausgerichtet sind. Die magnetische Flussdichte erreicht dadurch eine Verbesserung um etwa 30 Prozent.
Werkzeugstähle
Werkzeugstähle werden in kleinen Mengen hergestellt, denn sie enthalten teure Legierungen und werden oftmals nur nach Kilogramm und ihren individuellen Handelsnamen verkauft. Im Allgemeinen sind sie sehr hart, verschleißfest, zäh, gegenüber lokaler Überhitzung inert und häufig für spezielle Serviceanforderungen ausgelegt. Beim Härten und Anlassen müssen sie dimensionsstabil sein. Sie enthalten Karbidbildner wie Wolfram, Molybdän, Vanadium und Chrom in verschiedenen Kombinationen und des öfteren Kobalt oder Nickel, um die Hochtemperaturleistung zu verbessern.