Stanzteile aus Edelstahl 347

Rostfreier Stahl Typ 347 Stanzteile bieten eine zuverlässige Hochtemperaturleistung, eine hohe Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion in geschweißten Zonen und ein gutes Kaltumformverhalten für mittelschwere bis schwere Stanzteile. Für Projekte, die eine langfristige Oxidationsbeständigkeit im Temperaturbereich von 400 bis 800 °C erfordern, ist 347 eine praktische Wahl, die ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten und Leistung bietet.

1. Was ist rostfreier Stahl 347?

347 ist ein mit Niob (Columbium) und Tantal stabilisierter austenitischer nichtrostender Stahl, der entwickelt wurde, um die Ausscheidung von Chromkarbid zu begrenzen und die Anfälligkeit für interkristalline Korrosion in der Wärmeeinflusszone von geschweißten Bauteilen zu verringern. Ingenieure entscheiden sich für 347, wenn die Teile bei zyklischer Erwärmung erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind oder wenn ein Schweißen ohne starkes Lösungsglühen nach dem Schweißen erforderlich ist.

2. Chemische Zusammensetzung, Normen und Spezifikationstabelle

Der Typ 347 wird in allen Spezifikationen (AISI/ASTM/UNS) unter UNS S34700 (EN 1.4550) geführt. Die Stabilisatoren Niob und Tantal binden Kohlenstoff und verhindern eine Verarmung des Chroms in der Nähe der Korngrenzen. Typische Zusammensetzungsgrenzen und die handelsüblichen Normbereiche sind nachstehend aufgeführt.

Quellen und Datenblätter bestätigen Stabilisierungschemie und Spezifikationshinweise.

3. Mechanische und thermische Eigenschaften

Nachstehend finden Sie repräsentative mechanische Werte bei Raumtemperatur und ein typisches Temperaturverhalten für handelsüblichen rostfreien Stahl 347 (normalisierter, lösungsgeglühter Zustand). Die Werte variieren je nach Lieferant und Verarbeitung; fordern Sie Werkszeugnisse für projektkritische Abmessungen an.

Hinweise: Kaltverformung erhöht die Festigkeit, verringert aber die Duktilität und kann zu leichtem Magnetismus führen. Beim schweren Kaltziehen oder Tiefziehen kann ein Zwischenglühen erforderlich sein.

4. Korrosionsverhalten und Hochtemperaturverhalten

347 ist resistent gegen interkristalline Angriffe, da Niob bevorzugt stabile Karbide bildet, die das Chrom davor schützen, bei langsamer Abkühlung Chromkarbide an den Korngrenzen zu bilden. Bei geschweißten Bauteilen verringert diese Stabilisierung die Sensibilisierung und das damit verbundene Korrosionsrisiko im Betrieb. Bei hohen Temperaturen behält 347 in vielen Zyklen seine Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit besser bei als blankes 304. Bei längerer Einwirkung von mehr als 800 °C sollten einige Eigenschaftsanpassungen und Hinweise des Lieferanten beachtet werden.

Praktischer Hinweis für korrosive Umgebungen: 347 ist kein Ersatz für molybdänhaltige Legierungen wie 316 oder 317, wenn Chlorid-Lochfraßbeständigkeit eine Priorität ist. Bei marinen oder stark chloridhaltigen Umgebungen ist eine molybdänhaltige Legierung zu wählen.

5. Warum 347 für gestanzte Bauteile verwenden?

Vorteile für Stanzteile:

• Gute Tiefzieh- und Biegeeigenschaften bei moderaten Umformverhältnissen, mit hoher Zähigkeit und Duktilität.

• Stabilisierung bedeutet, dass geschweißte gestanzte Baugruppen nach den Schweißzyklen weniger interkristallinen Angriff aufweisen.

• Bessere Dimensionsstabilität bei erhöhter Temperatur im Vergleich zu unstabilisierten 18-8-Sorten.

Beschränkungen:

• Nicht so beständig gegen Chlorid-Lochfraß wie molybdänhaltige Sorten.

• Die zerspanende Bearbeitung ist eher zäh und erfordert schwerere Werkzeuge, ähnlich wie bei anderen austenitischen Stählen.

6. Empfehlungen zum Umformen und Stanzen

Dieser Abschnitt enthält eindeutige, praxiserprobte Empfehlungen, die von Stanzingenieuren in der Praxis angewendet werden können.

Blechdicke und typischer Teilebereich

• Übliche Blechdicke für 347 Stanzteile: 0,3 mm bis 6,0 mm. Dickere Abschnitte erfordern oft Folgeverbundwerkzeuge oder Transferpressen mit Vorformung. Für schwere Teile sind Zuschnitte aus einem Blechvorrat mit anschließender Umformung zu erwägen.

Werkzeugabstände und Stempelgeometrie

• Freiraum: Verwenden Sie 6-10% der Blechdicke für Scherarbeiten für sauberere Schnitte und weniger Grat. Für 1 mm Blech: 0,06-0,10 mm Abstand.

• Stanzradien: Innenradien ≥ Blechdicke halten, um Brüche zu minimieren. Kleine Radien erhöhen das Risiko von Kantenrissen in austenitischen Legierungen.

Werkzeugkonstruktion und Schmierung

• Folgeverbundwerkzeuge werden für hochvolumige, komplexe Formen empfohlen.

• Verwenden Sie robuste Werkzeugstähle mit polierten Radien; 347 wird nur mäßig gehärtet, daher muss die Konstruktion des Abstreifers eine übermäßige Rückfederung vermeiden.

• Verwenden Sie handelsübliche Stanzschmiermittel, die für rostfreie Werkstoffe geeignet sind, um Abrieb und Werkzeugverschleiß zu verringern.

Kaltverformungsgrenzen und Glühen

• 347 spricht gut auf Kaltverformung an, ist aber kaltverfestigt. Bei Tiefziehvorgängen, die eine Flächenreduzierung von 40-50% überschreiten, ist ein Zwischenglühschritt zur Wiederherstellung der Duktilität vorzusehen. Ein typischer Glühbereich und eine Anleitung zum schnellen Abkühlen folgen im Abschnitt über die Wärmebehandlung.

Beispiel für eine fortschreitende Umformungsfolge

1. Stanzen mit Feinschliff

2. Durchstoßen und leicht gezogene Vorform

3. Zwischenbeschnitt und Bügeln

4. Endgültiges Ziehen und Bördeln

5. Spannungsarmglühen oder Lösungsglühen, falls erforderlich

Diese Schritte minimieren die Stammlokalisierung und verbessern die Ausbeute bei der First-Pass-Produktion.

7. Schweißen, Wärmebehandlung und Nachbearbeitung von Stanzteilen

Da 347 stabilisiert ist, wird bei vielen geschweißten Bauteilen interkristalline Korrosion auch ohne Lösungsglühen nach dem Schweißen vermieden. Bei kritischen Einsätzen oder wenn die Teile sensibilisierenden Zyklen ausgesetzt sind, sollten Sie jedoch die folgenden Verfahren anwenden:

• Schweißzusatz: Verwenden Sie einen passenden stabilisierten Schweißdraht oder einen austenitischen Schweißzusatz wie einen 347-kompatiblen Draht. Vermeiden Sie Füllstoffe, die die Anfälligkeit wieder erhöhen.

• Wärmebehandlung nach dem Schweißen: Ein vollständiges Lösungsglühen bei 1010 bis 1193°C (1850-2000°F) mit anschließender schneller Abkühlung (normalerweise Wasserabschreckung) ist Standard, wenn volle Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Bei vielen gestanzten Bauteilen reicht eine kontrollierte Abkühlung in Verbindung mit der richtigen Wahl des Schweißzusatzes aus.

• Spannungsabbau: Spannungsabbau-Behandlungen bei niedrigeren Temperaturen können die Verformung verringern, ersetzen jedoch nicht das Lösungsglühen zur Wiederherstellung der Korrosion.

Hinweise zum Schweißen: Die Schweißnahtzone und die Wärmeeinflusszone müssen auf die Vergröberung von Nb(C,N)-Ausscheidungen bei längeren Hochtemperaturzyklen untersucht werden, die die Kriecheigenschaften bei extremen Einsätzen beeinträchtigen können. Für Kraftwerks- oder kriechkritische Teile sind die metallurgischen Hinweise des Lieferanten zu beachten.

8. Oberflächenveredelung, Passivierung, Reinigung und Beschichtung

Gängige Oberflächen für Stanzteile:

• 2B kaltgewalztes Finish für allgemeine Teile

• BA (blank geglüht) für reflektierende Oberflächen

• Nr. 4 gebürstetes Finish für Verbraucher- oder Architekturteile

Reinigung nach der Fertigstellung:

• Durch Beizen und Passivieren wird die Hitzefärbung entfernt und der Passivfilm wiederhergestellt. Beste Ergebnisse erzielen Sie mit Salpeter- oder Zitronensäure-Passivierungsverfahren gemäß ASTM A380. Die Oberflächenkonditionierung verbessert die Korrosionsleistung in feuchten Umgebungen.

Galvanisierung oder Beschichtungen:

• Wenn eine Beschichtung erforderlich ist, muss sichergestellt werden, dass die Beschichtungszyklen und die Vorbehandlung keine Verunreinigungen einschließen oder zu Wasserstoffversprödung führen. Nichtrostende Werkstoffe erfordern in der Regel sorgfältige Schritte zur Oberflächenaktivierung.

9. Qualitätskontrolle und Prüfprotokolle für Stanzteile

Die Produktionsqualität erfordert eine Kombination aus Maßkontrollen, metallurgischer Überprüfung und Prüfung der Oberflächenintegrität. Empfohlene Prüfungen:

• Überprüfung der eingehenden Materialprüfberichte (MTR) und Rückverfolgbarkeit der Zertifikate.

• Maßprüfung: erster Artikel, prozessbegleitende SPC und abschließende QA. Verwenden Sie CMM für kritische Geometrien.

• Zerstörungsfreie Prüfung: bei geschweißten Bauteilen ggf. Farbeindringprüfung oder Durchstrahlungsprüfung.

• Metallurgische Tests: Wenn Hitzestabilität oder Hochtemperaturbetrieb erforderlich sind, verlangen Sie Gefügeprüfungen und Korngrenzenanalysen, um die Stabilisierung zu bestätigen.

• Korrosionsprüfungen: ASTM A262-Tests oder kundenspezifische interkristalline Korrosionstests für kritische Einsatzbedingungen.

10. Kostenfaktoren, Beschaffung, Vorlaufzeit und Beschaffungs-Checkliste

Faktoren, die Preis und Lieferung für 347 Stanzteile bestimmen:

• Rohstoffmarktpreise: Nickel- und Niobgehalt beeinflussen die Stückkosten im Vergleich zu 304.

• Blechdicke und -breite: Größere Coils haben Vorteile bei der Einheit.

• Komplexität der Werkzeuge: Die Amortisation von Folgeverbundwerkzeugen beeinflusst die Kosten pro Teil bei Kleinserien.

• Oberflächenbehandlung und Nachbearbeitung: BA-Finish, Passivierung und Beschichtung erhöhen die Kosten.

• Zertifizierung und Prüfung: Die geforderten metallurgischen Zertifikate und Prüfungen verursachen zusätzliche Zeit und Kosten.

Beschaffungs-Checkliste für Einkäufer:

• Bestätigen Sie die Anforderungen an UNS/EN-Sorten und Werkszertifikate.

• Spezifizieren Sie die erforderliche Oberflächengüte und Toleranzen mit GD&T.

• Geben Sie das erwartete Produktionsvolumen und die erforderlichen Vorlaufzeiten an.

• Klären Sie den Schweiß- oder Montageumfang, wenn der Lieferant Unterbaugruppen liefert.

• Fordern Sie ein Muster der Erstmusterprüfung (FAI) mit vollständiger Dokumentation an.

11. Vergleichende Entscheidungstabelle: 347 vs. gängige austenitische Sorten

Verwenden Sie diese Tabelle, um die Wahl der Sorte schnell an die Anforderungen der Dienstleistung anzupassen.

12. Typische Anwendungen und kurze Fallbeispiele

• Auspuff- und Ofenkomponenten, die zeitweise hohen Temperaturen und Oxidationsbeständigkeit ausgesetzt sind.

• Kessel- und Wärmetauscherteile, bei denen eine Stabilisierung die interkristalline Korrosion nach dem Schweißen verringert.

• Armaturen für Hochtemperatur-Rohrleitungen in der Petrochemie und gestanzte Flansche, wenn häufig geschweißt wird.

Fallbeispiel: Bei der Modernisierung von Kraftwerken werden 347-Stanzteile für Rohrbodenmanschetten und -kanäle verwendet, bei denen sowohl Formgenauigkeit als auch Hochtemperaturstabilität erforderlich sind. Die Zulieferer bieten oft lösungsgeglühte Rohlinge an, um die Wärmebehandlung in der Werkstatt zu begrenzen.

13. Praktische Checkliste für die Gestaltung von Stempeln (für Ingenieure und Einkäufer)

• Bereitstellung von flachen Musterdrucken und der endgültigen Teileausrichtung für die Werkzeugauslegung

• Spezifizieren Sie minimale Radien und maximale Zeichentiefe pro Feature

• Deklarieren Sie die erforderlichen Zielwerte für Zugfestigkeit und Streckung sowie etwaige Kaltverformungsgrenzen

• Identifizierung von Oberflächen, die geschliffene Oberflächen oder enge Toleranzen erfordern

• Klären Sie, ob nach dem Stanzen oder Schweißen eine abschließende Wärmebehandlung oder Passivierung erforderlich ist.

14. Tabellen mit Prozessparametern und typischen Toleranzen

Tabelle A: Empfohlene Abstände und Stempelradien

Tabelle B: Typische erreichbare Toleranzen (Großserien-Folgeverbundwerkzeug)

Hinweis: Die Toleranzen hängen von der Dicke, der Teilegröße und der Presskapazität ab.

15. Umwelt-, Recycling- und Nachhaltigkeitsaspekte

347 enthält höhere Legierungsanteile wie Nickel und Niob, was den Recyclingwert erhöht. Schrott aus nichtrostendem Stahl ist ausgereift; wenn eine Nachhaltigkeitszertifizierung erforderlich ist, sollten Zertifikate der Werke für die Angabe des Recyclinganteils beigefügt werden. Recycling reduziert die Lebenszykluskosten und unterstützt die Kreislaufwirtschaft.

16. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

1. Kann ich 347 für stark gezeichnete Tiefziehteile verwenden?
   Ja, für viele Anwendungen. Bei extremen Ziehungen sind Zwischenglühungen einzubeziehen; fragen Sie den Werkzeughersteller und den Lieferanten nach den maximal empfohlenen Ziehverhältnissen.

2. Ist 347 ein guter Ersatz für 316 im Hochchloridbetrieb?
   Nr. 316 enthält Molybdän, das eine bessere Beständigkeit gegen chloridinduzierten Lochfraß bietet. Verwenden Sie 316 oder höhere Mo-Legierungen für Meeresumgebungen.

3. Müssen gestanzte 347-Bauteile nach dem Schweißen geglüht werden?
   Aufgrund der Stabilisierung oft nicht erforderlich, aber wenn volle Korrosionsbeständigkeit entscheidend ist, wird ein Lösungsglühen mit anschließender schneller Abkühlung empfohlen.

4. Welche Oberflächenbehandlungen können Sie für 347 Stanzteile liefern?
   Zu den Standardausführungen gehören 2B, BA und Nr. 4. Kundenspezifisches Polieren und Elektropolieren sind möglich. Geben Sie die Oberfläche und den Ra-Wert in der Bestellung an.

5. Wie wirkt sich die Kaltarbeit auf die mechanischen Eigenschaften aus?
   Kaltverformung erhöht die Festigkeit und Härte und verringert die Duktilität. Planen Sie eine mögliche Rückfederung und Glühschritte ein, wenn eine hohe Umformbarkeit erforderlich ist.

6. Ist 347 nach dem Umformen magnetisch?
   Es ist im Allgemeinen im geglühten Zustand nicht magnetisch, kann aber bei starker Kaltverformung einen leichten Magnetismus aufweisen.

7. Welche Bescheinigungen sollte ich von der Mühle verlangen?
   Fordern Sie Werksprüfzeugnisse (MTR), UNS-Güteklassenbestätigungen, Wärmebehandlungsprotokolle und chemische Analysen für projektkritische Teile an.

8. Kann 347 galvanisiert oder pulverbeschichtet werden?
   Ja. Eine ordnungsgemäße Vorbehandlung und Passivierung sind unerlässlich, um Haftung und lange Lebensdauer zu erreichen.

9. Welche Werkzeugmaterialien werden für das Stanzen von 347 in hohen Stückzahlen empfohlen?
   Verwenden Sie gehärtete Werkzeugstähle mit polierten Oberflächen und robusten Abstreifsystemen, um die Abnutzung zu minimieren. Ersetzen oder überholen Sie die Werkzeuge entsprechend den Verschleißzyklen.

10. Erfordert 347 eine besondere Lagerung oder Handhabung?
    Sauber, trocken und getrennt von Kohlenstoffstahl lagern, um Kreuzkontamination und Fleckenbildung zu vermeiden. Wenn ein kosmetisches Finish erforderlich ist, muss eine Schutzfolie angebracht werden.

17. Wie MWalloys Ihr Stanzprojekt aus Edelstahl 347 unterstützt

MWalloys liefert 347er-Rohlinge und stabilisierte Bleche, bietet Werkzeug- und Folgeverbundwerkzeugdesign und bietet vollständige Rückverfolgbarkeit mit Werkszertifikaten. Wir liefern 100% zum Werkspreisvorteil und bieten kundenspezifische Fertigungsoptionen, einschließlich Wärmebehandlung, Passivierung und Montage. Für ein Angebot senden Sie uns bitte Zeichnungen, gewünschte Oberflächen, Mengen und Lieferfenster. Wir erstellen einen detaillierten DFM-Bericht und eine Aufschlüsselung der Werkzeugkosten.

18. Abschließende technische Empfehlungen

• Für geschweißte Hochtemperatur-Stanzteile, die eine gute Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion aufweisen müssen, wählen Sie 347 und fordern Sie den Käufer auf, anzugeben, ob ein vollständiges Lösungsglühen erforderlich ist.

• Für chloridhaltige Umgebungen wählen Sie stattdessen Mo-haltige Sorten.

• Sorgen Sie für eine frühzeitige DFM-Zusammenarbeit mit Ihrem Stanzwerkzeuglieferanten, um die Lebensdauer des Werkzeugs und die Kosten pro Teil zu optimieren.