304, 316 und 316L Edelstahl im Vergleich: Leistung & Anwendungen

Edelstahl ist eine Stahlsorte. Stahl bezeichnet Stahl mit weniger als 2 % Kohlenstoff (C), und Eisen mit mehr als 2 %. Im Schmelzprozess von Stahl werden Legierungselemente wie Chrom (Cr), Nickel (Ni), Mangan (Mn), Silicium (Si), Titan (Ti), Molybdän (Mo) etc. zugesetzt, um die Leistung des Stahls zu verbessern und ihm Korrosionsbeständigkeit (also Rostfreiheit) zu verleihen – das ist das, was wir oft als Edelstahl bezeichnen.

Edelstahl: beständig gegen schwach korrosive Medien wie Luft, Dampf und Wasser oder rostfreier Stahl. Die gängigen Stahlsorten sind 304, 304L, 316 und 316L, die zu den 300er-Serien austenitischer Edelstähle gehören.

Heute stellen wir hauptsächlich die gängige Leistung, den Anwendungsbereich und die Unterschiede von 304, 304L, 316 und 316L vor.

304 Edelstahl

Leistung: 304 Edelstahl ist der häufigste Stahl. Als weit verbreiteter Stahl besitzt er gute Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Tieftemperaturfestigkeit und mechanische Eigenschaften. Kaltumformung wie Stanzen und Biegen ist gut, und es tritt keine Aushärtung durch Wärmebehandlung auf (nicht magnetisch, Einsatztemperatur -196 °C ~ 800 °C).

Anwendungsbereiche:

• Haushaltsprodukte (Klasse 1 und 2 Geschirr, Schränke, Innenleitungen, Warmwasserbereiter, Kessel, Badewannen)
• Autoteile (Scheibenwischer, Schalldämpfer, Formteile)
• Medizinische Geräte, Baumaterialien, Chemie, Lebensmittelindustrie, Landwirtschaft, Schiffsbauteile

304L Edelstahl (L steht für niedrigen Kohlenstoff)

Leistung: Als niedrigkohlenstoffhaltiger 304-Stahl ist seine Korrosionsbeständigkeit im Allgemeinen der von 304-Stahl ähnlich, aber seine Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion ist nach dem Schweißen oder Spannungsarmglühen ausgezeichnet. Er kann auch ohne Wärmebehandlung gute Korrosionsbeständigkeit beibehalten, und die Einsatztemperatur beträgt -196 °C ~ 800 °C.

Anwendungsbereiche:

Einsatz in Außenmaschinen der chemischen, Kohle- und Erdölindustrie mit hohen Anforderungen an die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion, hitzebeständige Teile von Baumaterialien und Teile mit Schwierigkeiten bei der Wärmebehandlung.

316 Edelstahl

Leistung:

Durch die Zugabe von Molybdän besitzt 316 Edelstahl ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, atmosphärische Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit und kann unter rauen Bedingungen eingesetzt werden; ausgezeichnete Kaltverfestigung (nicht magnetisch).

Anwendungsbereiche:

• Meerwassereinrichtungen, Chemie, Farbstoffe, Papierherstellung, Oxalsäure, Düngemittel und andere Produktionsanlagen
• Fotografie, Lebensmittelindustrie, Küsteneinrichtungen, Seile, CD-Stangen, Schrauben, Muttern

316L Edelstahl (L steht für niedrigen Kohlenstoff)

Leistung: Als niedrigkohlenstoffhaltige Variante von 316-Stahl besitzt er neben den gleichen Eigenschaften wie 316-Stahl eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion. Anwendungsbereich: Produkte mit besonderen Anforderungen an die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion.

Leistungsvergleich

Chemische Zusammensetzung

316 und 316L Edelstähle sind molybdänhaltige Edelstähle. Der Molybdängehalt von 316L Edelstahl ist etwas höher als der von 316 Edelstahl. Durch das Molybdän im Stahl ist die Gesamtleistung dieses Stahls besser als die von 310 und 304 Edelstahl. Unter Hochtemperaturbedingungen, wenn die Schwefelsäurekonzentration niedriger als 15 % und höher als 85 % ist, hat 316 Edelstahl einen weiten Anwendungsbereich. 316 Edelstahl hat auch gute Beständigkeit gegen Chloridkorrosion, weshalb er meist in mariner Umgebung eingesetzt wird. Der maximale Kohlenstoffgehalt von 316L Edelstahl beträgt 0,03 %, was für Anwendungen verwendet werden kann, die nach dem Schweißen nicht geglüht werden können und maximale Korrosionsbeständigkeit erfordern.

Korrosionsbeständigkeit

316 Edelstahl hat bessere Korrosionsbeständigkeit als 304 Edelstahl. Er zeigt gute Korrosionsbeständigkeit in der Zellstoff- und Papierproduktion. Zudem ist 316 Edelstahl auch beständig gegen Korrosion durch Ozean und aggressive Industrieatmosphäre.

Im Allgemeinen haben 304 und 316 Edelstahl in chemischer Hinsicht wenig Unterschied in der Korrosionsbeständigkeit, aber sie unterscheiden sich in bestimmten spezifischen Medien.

Der zuerst entwickelte Edelstahl ist 304, der unter bestimmten Umständen empfindlich gegen Lochfraßkorrosion ist. Die Zugabe von zusätzlichen 2–3 % Molybdän kann diese Empfindlichkeit verringern, was zur Entstehung von 316 führte. Zudem können diese zusätzlichen Molybdänanteile auch die Korrosion einiger thermischer organischer Säuren verringern.

316 Edelstahl ist fast zum Standardmaterial in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie geworden. Aufgrund des weltweiten Mangels an Molybdän und des höheren Nickelgehalts in 316 Edelstahl ist der Preis von 316 Edelstahl teurer als der von 304 Edelstahl.

Lochfraßkorrosion ist ein Phänomen, das hauptsächlich durch Ablagerungskorrosion auf der Oberfläche von Edelstahl verursacht wird, was auf Sauerstoffmangel und die Unfähigkeit zur Bildung einer schützenden Chromoxidschicht zurückzuführen ist.

Besonders bei kleinen Ventilen ist die Ablagerungswahrscheinlichkeit auf dem Ventilteller sehr gering, sodass Lochfraßkorrosion selten auftritt.

In verschiedenen Wassermedien (destilliertes Wasser, Trinkwasser, Flusswasser, Kesselswasser, Meerwasser etc.) ist die Korrosionsbeständigkeit von 304 Edelstahl fast die gleiche wie die von 316 Edelstahl, es sei denn, der Chloridionen-Gehalt im Medium ist sehr hoch – dann ist 316 Edelstahl besser geeignet.

In den meisten Fällen ist die Korrosionsbeständigkeit von 304 und 316 Edelstahl nicht stark unterschiedlich, aber in manchen Fällen kann sie sehr unterschiedlich sein – was eine spezifische Analyse erfordert.

Hitzebeständigkeit

316 Edelstahl hat gute Oxidationsbeständigkeit bei diskontinuierlicher Nutzung unter 1600 °C und kontinuierlicher Nutzung unter 1700 °C. Im Bereich von 800–1575 °C ist es am besten, nicht kontinuierlich auf 316 Edelstahl einzuwirken, aber wenn 316 Edelstahl außerhalb dieses Temperaturbereichs kontinuierlich verwendet wird, hat der Edelstahl gute Hitzebeständigkeit. Die Beständigkeit gegen Karbidausscheidung von 316L Edelstahl ist besser als die von 316 Edelstahl, und der obige Temperaturbereich kann genutzt werden.

Wärmebehandlung

Glühen im Temperaturbereich von 1850–2050 °C, dann schnelles Glühen und schnelles Abkühlen. 316 Edelstahl kann nicht durch Überhitzung gehärtet werden.

Schweißen

316 Edelstahl hat gute Schweißbarkeit. Alle Standard-Schweißverfahren können verwendet werden. 316Cb, 316L oder 309Cb Edelstahl-Zusatzwerkstoffe (Stäbe oder Elektroden) können je nach Zweck zum Schweißen verwendet werden. Um die beste Korrosionsbeständigkeit zu erhalten, muss der Schweißbereich von 316 Edelstahl nach dem Schweißen geglüht werden. Wenn 316L Edelstahl verwendet wird, ist nach dem Schweißen kein Glühen erforderlich.

Mechanische Eigenschaften

Unter allen Stählen hat austenitischer Edelstahl den niedrigsten Streckgrenzwert. Daher ist austenitischer Edelstahl aus mechanischer Sicht nicht das beste Material für Ventilspindeln, da zur Gewährleistung einer bestimmten Festigkeit der Spindeldurchmesser erhöht werden muss. Die Streckgrenze kann nicht durch Wärmebehandlung verbessert werden, aber durch Kaltverformung. Magnetismus

Durch die breite Anwendung austenitischer Edelstähle entsteht der falsche Eindruck, dass alle Edelstähle nicht magnetisch sind. Für austenitischen Edelstahl kann man im Grunde als nicht magnetisch verstehen – dies gilt für abgeschreckten Schmiedestahl. Allerdings wird 304 durch Kaltumformung etwas magnetisch. Bei Gussstahl, wenn es 100 % austenitischer Edelstahl ist, hat er keinen Magnetismus. Niedrigkohlenstoff-Edelstahl

Die Korrosionsbeständigkeit austenitischer Edelstähle stammt von der schützenden Chromoxidschicht, die sich auf der Metalloberfläche bildet. Wenn das Material auf eine hohe Temperatur von 450 °C bis 900 °C erhitzt wird, ändert sich die Struktur des Materials, und Chromcarbid bildet sich entlang der Korngrenzen. Dadurch kann die Chromoxidschutzschicht an den Korngrenzen nicht gebildet werden, was zu einer Verringerung der Korrosionsbeständigkeit führt. Diese Korrosion wird als „interkristalline Korrosion“ bezeichnet.

304L und 316L Edelstahl wurden entwickelt, um dieser Korrosion zu widerstehen. 304L und 316L haben niedrigen Kohlenstoffgehalt; da der Kohlenstoffgehalt reduziert ist, wird kein Chromcarbid gebildet, und interkristalline Korrosion entsteht nicht.

Es sollte beachtet werden, dass eine höhere Anfälligkeit für interkristalline Korrosion nicht bedeutet, dass nicht-niedrigkohlenstoffhaltige Materialien korrosionsanfälliger sind. In hochchloridhaltigen Umgebungen ist diese Empfindlichkeit ebenfalls höher.