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Welches sind die 4 Arten von rostfreiem Stahl?

Zeit:2026-02-04

Die vier wichtigsten Arten von rostfreiem Stahl sind austenitisch, ferritisch, martensitisch und Duplex. Diese Kategorien werden auf der Grundlage ihrer kristallinen Mikrostruktur klassifiziert, die ihre mechanischen Eigenschaften, ihre Korrosionsbeständigkeit und ihre Eignung für bestimmte industrielle Anwendungen direkt bestimmt. Austenitisch Stähle (z. B. 304, 316) zeichnen sich durch ihre kubisch-flächenzentrierte Struktur (FCC) aus, die eine hervorragende Verformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit bietet. Ferritisch Stähle (z. B. 430) besitzen eine kubisch-körperzentrierte Struktur (BCC), die magnetische Eigenschaften und Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion bietet. Martensitisch Stähle (z. B. 410) weisen ebenfalls eine BCC-Struktur auf, jedoch mit einem höheren Kohlenstoffgehalt, der eine Wärmebehandlung und Härtung ermöglicht. Duplex Stähle (z. B. 2205) weisen eine gemischte Mikrostruktur aus etwa 50%-Austenit und 50%-Ferrit auf, die eine fast doppelt so hohe Streckgrenze wie bei austenitischen Stählen aufweist.

Unter MWalloys, Wir sind uns bewusst, dass die Auswahl der richtigen Legierung mehr als nur die Kenntnis dieser Namen erfordert. Es erfordert ein tiefes Verständnis dafür, wie Legierungselemente zusammenwirken, um die Leistung in rauen Umgebungen zu bestimmen.

Arten von rostfreiem Stahl
Arten von rostfreiem Stahl
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Zusammenfassung und Überblick über die Auswahl

Für eine schnelle Entscheidungsfindung finden Sie hier einen übersichtlichen Vergleich, den Sie ausdrucken und an ein Datenblatt heften können:

Familie Typische Legierungstreiber Stärkebereich Korrosionsbeständigkeit Verformbarkeit Schweißeignung Typische Anwendungen
Austenitisch Chrom + Nickel, etwas Molybdän oder Stickstoff Mäßige Streckgrenze, hohe Zähigkeit Ausgezeichnete allgemeine Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnet in vielen chloridhaltigen Umgebungen (mit Mo) Ausgezeichnete Kaltverformung Ausgezeichnet mit geeigneten Verfahren Lebensmittelausrüstung, Chemieanlagen, Kochgeschirr, Kryotechnik
Ferritisch Chromhaltig, wenig oder kein Nickel Mäßige Festigkeit, spröde bei niedrigen Temperaturen in einigen Sorten Gute Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion, mäßige allgemeine Korrosionsbeständigkeit Mäßige, begrenzte Kaltverarbeitbarkeit bei einigen Sorten Mäßig, Kornwachstumskontrolle erforderlich Fahrzeugverkleidungen, Küchengeräte, Auspuffanlagen
Duplex Ausgewogenes Cr-Ni mit höherem Cr und N; gemischtes Gefüge Hohe Festigkeit (etwa 1,5× austenitisch) Sehr gute Lochfraß- und Spaltfestigkeit Mäßig Erfordert kontrollierte Verfahren zur Erhaltung des Phasengleichgewichts Öl und Gas, Seewasser-Hardware, chemische Prozessausrüstung
Martensitisch Chrom + höherer Kohlenstoffgehalt Kann nach dem Abschrecken eine sehr hohe Härte erreichen Geringer als andere Familien; mäßig in leicht korrosiven Medien Schlecht bis mäßig Schwierig; Vorwärmen und Anlassen oft erforderlich Besteck, Wellen, Ventile, Verschleißteile

Diese Momentaufnahme hilft Ingenieuren und Einkäufern dabei, herauszufinden, welche Produktfamilie den Anforderungen des Ausgangsprojekts am ehesten entspricht. Die folgenden Abschnitte enthalten ausführliche technische Erklärungen, Beschaffungshinweise und Tabellen zum Vergleich gängiger Typen.

Definition der Familien nichtrostender Stähle: Metallurgie und Mikrogefüge

Nichtrostende Stähle werden nach der vorherrschenden Kristallstruktur der Eisenmatrix bei Raumtemperatur und dem beabsichtigten Weg der Eigenschaftsentwicklung eingeteilt. Die nützlichste praktische Klassifizierung umfasst vier Familien: austenitisch, ferritisch, duplex und martensitisch. Jede Familie bildet sich aufgrund eines bestimmten Gleichgewichts der Legierungselemente:

  • Austenitisch Stähle erhalten bei Raumtemperatur durch Nickel-, Mangan- oder Stickstoffzusätze eine kubisch-flächenzentrierte Matrix. Diese Struktur sorgt für hohe Zähigkeit und ausgezeichnete Duktilität.

  • Ferritisch Stähle weisen eine kubisch-raumzentrierte Struktur auf, die durch Chrom und einen geringen Nickelgehalt stabilisiert wird. Sie sind in der Regel magnetisch.

  • Duplex Stähle erzeugen absichtlich eine ungefähr ausgewogene Mischung aus Austenit und Ferrit. Das Ergebnis ist eine höhere Streckgrenze und eine bessere Beständigkeit gegen örtliche Korrosion.

  • Martensitisch Stähle wandeln sich bei schneller Abkühlung in eine tetragonale, körperzentrierte Phase um, wenn der Kohlenstoffgehalt ausreichend ist. Dieser Martensit ist durch Wärmebehandlung härtbar und magnetisch.

Aus Sicht der Werkstoffauswahl sind diese mikrostrukturellen Unterschiede ausschlaggebend für das mechanische Verhalten, die Korrosionsbeständigkeit, die Reaktion auf Wärmebehandlung, die magnetischen Eigenschaften und die Herstellungsregeln. Im weiteren Verlauf dieses Artikels werden die einzelnen Werkstofffamilien detailliert beschrieben, damit Beschaffungs- und Entwicklungsteams die richtigen Spezifikationen erstellen und die richtige Sorte für die jeweilige Betriebsumgebung kaufen können.

Die verschiedenen Arten von rostfreiem Stahl
die verschiedenen Arten von rostfreiem Stahl

Austenitischer rostfreier Stahl

Was definiert austenitischen rostfreien Stahl?

Austenitische nichtrostende Stähle haben bei Raumtemperatur eine Austenitmatrix. Das Mikrogefüge ist kubisch-flächenzentriert. Nickel ist der wichtigste Austenitstabilisator in der 300er-Serie; Mangan und Stickstoff werden häufig in den 200er-Sorten ersetzt. Der typische Chromgehalt liegt bei den gängigen Sorten im Bereich von 16-20 %; der Nickelgehalt variiert.

Wichtige Eigenschaften

  • Korrosionsbeständigkeit: Im Allgemeinen ausgezeichnet. Molybdänhaltige Varianten erhöhen die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in chloridhaltiger Umgebung.

  • Duktilität und Zähigkeit: Sehr hohe Zähigkeit bis hin zu kryogenen Temperaturen.

  • Verformbarkeit: Ausgezeichnet. Die meisten Tiefziehverfahren verwenden austenitische Sorten.

  • Magnetismus: Im Wesentlichen nicht magnetisch im lösungsbehandelten Zustand. Kaltverformung kann lokal einen gewissen Magnetismus hervorrufen.

  • Wärmebehandlung: Kann nicht durch normale Wärmebehandlungen gehärtet werden. Die Verfestigung erfolgt durch Kaltverformung oder spezielle Ausscheidungshärtungsvarianten.

Handelsübliche Sorten und ihre Eigenschaften

Klasse Typische Treiber für die Zusammensetzung Bemerkenswerte Eigenschaften Typische Anwendungen
304 (A2) ~18% Cr, ~8% Ni Universell einsetzbar, gut umformbar, schweißbar Küchengeräte, Tanks, Architektur
316 (A4) 16-18% Cr, 10-14% Ni, Mo hinzugefügt Bessere Lochfraßbeständigkeit bei Chloriden Marine, chemische Verarbeitung
321, 347 Ti oder Nb stabilisiert Resistenz gegen Sensibilisierung beim Schweißen Auspuffanlagen, Hochtemperaturbetrieb
2205 (Duplex) Anmerkung: nicht austenitisch, wird aber oft im gleichen Zusammenhang erwähnt - höhere Festigkeit Öl- und Gaskomponenten

Typ 304 ist die am häufigsten verwendete allgemeine Sorte. Typ 316 wird gewählt, wenn Chlorid-Lochfraßbeständigkeit wichtig ist. Die austenitischen Güten machen aufgrund ihrer Vielseitigkeit und ihres günstigen Verarbeitungsverhaltens den größten Teil der weltweiten Produktion von nichtrostenden Güten aus, wie viele Untersuchungen zeigen.

Verarbeitungshinweise für Ingenieure und Einkäufer

  • Schweißen: Austenitische Stähle lassen sich mit Standardverfahren leicht schweißen. Verwenden Sie Schweißzusätze, die auf die Korrosionsbeständigkeit abgestimmt sind. Achten Sie auf die Sensibilisierung in einigen Sorten, die interkristalline Korrosion verursachen kann, wenn sie nicht stabilisiert oder lösungsbehandelt wird.

  • Kalte Arbeit: Die Kaltumformung erhöht die Festigkeit durch Kaltverfestigung, verringert aber die Duktilität. Wenn nach der Umformung geschweißt wird, ist gegebenenfalls ein Spannungsabbau oder Lösungsglühen vorzusehen.

  • Oberflächengüte: Verspiegelte und gebürstete Oberflächen (Nr. 4) sind üblich; sie beeinträchtigen die Korrosionsleistung in dünnen Schichten und Ritzen.

Typische Prüf- und Abnahmekriterien

  • Chemische Analyse (Spektro- oder Nasschemie) zur Überprüfung des Gehalts an Ni, Cr, Mo, C und N

  • Mechanische Prüfungen: Zugfestigkeit, Streckung, Dehnung

  • Korrosionsprüfungen: Lochfraßpotential oder ASTM G48, wenn Chlorideinsatz zu erwarten ist

  • Prüfung der Härte und des Gefüges nach dem Schweißen, sofern zutreffend

Ferritischer rostfreier Stahl

Was ist ferritischer rostfreier Stahl?

Ferritische nichtrostende Stähle haben bei Raumtemperatur eine kubisch-raumzentrierte ferritische Matrix. Der Chromgehalt liegt in der Regel zwischen 10,5 und 30 %, während der Nickelgehalt gering oder nicht vorhanden ist. Sie sind magnetisch und können nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden.

Wichtige Eigenschaften

  • Korrosionsbeständigkeit: Gute allgemeine Beständigkeit; die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion ist unter bestimmten Chloridbedingungen tendenziell besser als bei austenitischen Werkstoffen.

  • Stärke und Zähigkeit: Mäßige Festigkeit; die Zähigkeit kann begrenzt sein, insbesondere bei niedrigen Temperaturen oder bei bestimmten hochchromhaltigen Sorten.

  • Verformbarkeit: Angemessen, aber im Vergleich zu Austenitwerkstoffen beim Tiefziehen begrenzt.

  • Schweißeignung: Möglich, aber die Kornvergröberung beim Schweißen kann die Zähigkeit verringern; eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen wird nur selten angewandt.

Gängige Sorten und Anwendungen

Klasse Charakteristisch Typische Anwendungen
430 ~17% Cr, kein Ni Dekorative Verkleidung, Küchengeräte
409 Entwickelt für Auspuffanlagen Auspufftöpfe für Kraftfahrzeuge, Gehäuse für Katalysatoren
434 Höhere Stabilisierung von Cr und Ti Einige chemische Verwendungen

Ferritische nichtrostende Stähle sind dort attraktiv, wo die Nickelpreise die Kosten beeinflussen. Sie bieten eine gute Oxidationsbeständigkeit bei moderaten Temperaturen und eine angemessene Leistung in leicht korrosiven Umgebungen.

Hinweise zur Herstellung

  • Planen Sie die Umformvorgänge so, dass Risse an Biegungen vermieden werden, bei denen der verfügbare Duktilitätsspielraum gering ist.

  • Das Schweißen erfordert Schweißzusatzwerkstoffe, die mit der ferritischen Chemie kompatibel sind. Kontrollieren Sie die Wärmezufuhr, um übermäßiges Kornwachstum zu verhindern.

  • Wenn eine Festigkeit in der Nähe der von Duplex- oder Austenitwerkstoffen erforderlich ist, werden Ferritwerkstoffe seltener verwendet.

Duplex-Edelstahl

Was macht Duplex anders?

Bei nichtrostenden Duplexstählen werden absichtlich etwa gleiche Anteile von Austenit und Ferrit im Gefüge erzeugt. Diese Kombination führt zu einer höheren Festigkeit als bei austenitischen Stählen und zu einer besseren Beständigkeit gegen chloridinduzierte lokale Korrosion. Die Duplex-Mikrostruktur bietet eine Mischung aus den wünschenswerten Merkmalen beider Familien.

Typische Duplexsorten und Zusammensetzungstrends

  • 2205 ist die gängigste Duplexsorte. Sie hat einen höheren Chrom- und Molybdängehalt als die Austenite der 300er-Serie und enthält außerdem Stickstoff zur Stabilisierung des Austenits und zur Erhöhung der Festigkeit.

  • Super-Duplex-Güten enthalten einen höheren Legierungsanteil für extreme Lochfraßbeständigkeit.

Wichtige Eigenschaften

  • Stärke: Die Streckgrenze ist im Allgemeinen etwa 1,5-mal so hoch wie die vergleichbarer austenitischer Güten.

  • Korrosionsbeständigkeit: Hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion aufgrund des höheren Cr-, Mo- und N-Gehalts. Wird häufig gewählt, wenn Chloridspannungen und die Gefahr eines lokalen Angriffs bestehen.

  • Schweißeignung: Erfordert sorgfältige Kontrolle; Schweißen kann das Phasengleichgewicht verschieben. Wenn die Wärmezufuhr und die Abkühlungsraten nicht kontrolliert werden, können sich unerwünschte Phasen bilden, die die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit verringern.

Anwendungen

Duplex-Edelstahl wird häufig im Öl- und Gastransport, in der Seewasseraufbereitung, in Wärmetauschern in Chemieanlagen und in anderen Bereichen eingesetzt, in denen eine Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.

Verarbeitungshinweise und Beschaffungstipps

  • Legen Sie geeignete Schweißzusatzwerkstoffe und Verfahren vor und nach dem Schweißen fest, um ein 50/50-Phasengleichgewicht zu erhalten.

  • Bei gefertigten Druckgeräten sind die Anforderungen an den N-Gehalt, die Ferritmessung und gegebenenfalls die Nachbehandlung mit einer Schweißlösung anzugeben.

  • Erwägen Sie Korrosionsprüfungsprotokolle wie ASTM G48 oder elektrochemisches Lochfraßpotenzial für die Qualifizierung.

Martensitischer rostfreier Stahl

Was ist martensitischer rostfreier Stahl?

Martensitische nichtrostende Stähle enthalten genügend Kohlenstoff, um beim Abkühlen von der Austenitisierungstemperatur ein hartes martensitisches Gefüge zu bilden. Die resultierende Matrix ist tetragonal und magnetisch. Sie können auf hohe Härtegrade wärmebehandelt werden und werden üblicherweise für Verschleißfestigkeit und Schneidkanten verwendet.

Wichtige Eigenschaften

  • Härte: Kann durch Abschreck- und Anlaßzyklen auf hohe Rockwellwerte gehärtet werden.

  • Stärke: Hoch in vergütetem Zustand.

  • Korrosionsbeständigkeit: Niedriger als die austenitischen und Duplex-Familien; geeignet für milde Umgebungen oder wenn schützende Oberflächenbehandlungen verwendet werden.

  • Verformbarkeit: Begrenzt im gehärteten Zustand; besser im geglühten Zustand.

  • Schweißeignung: Anspruchsvoll. Vorwärmung und kontrollierte Zwischenlagentemperaturen oft erforderlich; Anlassen nach dem Schweißen in der Regel notwendig.

Gängige Sorten und Verwendungen

Klasse Typischer Kohlenstoffbereich Typische Verwendung
410 ~0,15% C Martensitische Mehrzweckteile, Messer, Ventilteile
420 Höheres C bis zu ~1,0% Besteckklingenstähle
440C Hoher C- und Chromgehalt Lager und Verschleißteile mit hoher Härte

Verarbeitungshinweise

  • Für Bauteile, die eine strenge Maßkontrolle und eine hohe Härte erfordern, geben Sie bitte die Zeitpläne für das Abschrecken und Anlassen an und fügen Sie Härteprüfungen pro Auftrag bei.

  • Bei geschweißten Bauteilen ist darauf zu achten, dass die wärmebeeinflussten Zonen, die ein Nachtempern erfordern, möglichst gering sind.

Vergleichende Tabellen für die Beschaffung

Vergleich der mechanischen Eigenschaften (typische Bereiche)

Hinweis: Die nachstehenden Werte sind repräsentative Bereiche für üblicherweise spezifizierte Sorten; für Konstruktionsgrenzen sind die Datenblätter der Hersteller zu verwenden.

Familie Typische Streckgrenze MPa Typische Zugfestigkeit MPa Typische Dehnung %
Austenitisch (304/316) 200-350 500-750 40-60
Ferritisch (430) 150-300 350-550 20-40
Duplex (2205) 450-600 700-900 20-35
Martensitisch (410/420 wärmebehandelt) 300-1200 (je nach Temperament) 600-1600 5-25

Korrosionseinstufung für chloridhaltige Umgebungen (qualitativ)

Familie Relative Lochfraßbeständigkeit
Super-Duplex > Duplex > Austenitisch Mo-Lager (316) > Ferritisch > Martensitisch

Temperatur- und Oxidationsgrenzen (praktische Hinweise)

  • Austenitisch: Kontinuierlicher Einsatz bis zu 800-870 °C für einige Sorten; darüber hinaus sind Kriechen und Verzunderung problematisch.

  • Ferritisch: Gute Oxidationsbeständigkeit bis zu mäßigen Temperaturen; Gefahr von Kornwachstum bei hohen Schweißtemperaturen.

  • Duplex: Guter Einsatz bei mäßig hohen Temperaturen, aber Vorsicht bei Temperaturen über 300-350 °C wegen Versprödungsgefahr durch intermetallische Phasen.

  • Martensitisch: Begrenzte Hochtemperaturfestigkeit; Anlassen erforderlich, um die Eigenschaften zu steuern.

Strategische Auswahlkriterien für technische Anwendungen

Wenn MWalloys seine Kunden berät, raten wir zu einem "Failure Mode First"-Ansatz. Anstatt eine Güteklasse auf der Grundlage der Tradition auszuwählen, analysieren Sie, wie das Teil am wahrscheinlichsten versagen wird.

1. Umwelt und Chemie

  • Anwesenheit von Chlorid: In Salzwasser- oder Küstenumgebungen ist 304 nicht ausreichend. Wechseln Sie zu 316 oder, wenn es sich um tragende Teile handelt, zu Duplex 2205.

  • Säuren: Reduzierende Säuren (Schwefelsäure) erfordern andere Legierungen als oxidierende Säuren (Salpetersäure).

  • PREN-Berechnung: Verwenden Sie die Formel PREN=%Cr+3.3(%Mo)+16(%N)um die Lochfraßbeständigkeit theoretisch einzuordnen.

2. Mechanische Belastung

  • Wenn die Konstruktion gewichtssensibel ist (z. B. bei Transporttankwagen), ermöglicht die hohe Festigkeit von Duplex dünnere Wände, was die höheren Kosten pro Kilogramm des Materials ausgleicht.

  • Für Verschleißteile (Schaufeln, Ventile) ist Martensit die einzige logische Wahl unter den vier Standardwerkstoffen.

3. Herstellung und Einbau

  • Schweißen: Wenn schwere Schweißnähte erforderlich sind, ist Austenit verzeihend. Duplex erfordert eine strenge Kontrolle der Wärmezufuhr, um das Phasengleichgewicht zu erhalten. Ferritische Sorten können in dicken Abschnitten unter Kornwachstum und Sprödigkeit leiden.

  • Formgebung: Beim Tiefziehen (Spülen, Töpfe) ist Austenit 304 unübertroffen.

Einblicke in die Industrie: Der "verborgene" fünfte Typ

Während sich die Aufforderung auf die vier Haupttypen konzentriert, muss ein maßgeblicher Leitfaden Folgendes berücksichtigen Ausscheidungshärtung (PH) nichtrostende Stähle. Sorten wie 17-4PH bieten eine einzigartige Kombination aus der Korrosionsbeständigkeit von Austeniten und der hohen Festigkeit von Martensiten, die durch die Zugabe von Kupfer, Niob oder Aluminium und ein Wärmebehandlungsverfahren erreicht wird. In der Luft- und Raumfahrt sowie in der fortgeschrittenen Fertigung wird häufig auf PH-Sorten zurückgegriffen.

Warum von MWalloys beziehen?

In einem Markt, der von allgemeinen Materialzertifizierungen überschwemmt wird, MWalloys zeichnet sich durch technische Integrität aus. Wir liefern nicht nur Metall, wir liefern Sicherheit.

  • Verifizierung: Wir verwenden Röntgenfluoreszenz-Analysatoren (XRF), um die Legierungselemente vor dem Versand zu überprüfen.

  • Rückverfolgbarkeit: Vollständige Mühlenprüfberichte (MTRs) verknüpfen jede Charge mit ihrer Herkunft aus dem Ofen.

  • Fachwissen: Unser Team kennt die Unterschiede zwischen einer 304L, die gerade noch die Norm erfüllt, und einer, die für maximale Korrosionsbeständigkeit optimiert ist.

Überlegungen zur Herstellung und Verarbeitung

Bildung von

  • Bevorzugt austenitisch, wenn Tiefziehen und umfangreiche Umformung erforderlich sind.

  • Ferritische und martensitische Werkstoffe erfordern größere Biegeradien und eine kontrollierte Kaltverfestigung.

Schweißen

  • Austenitische Werkstoffe lassen sich mit passenden Schweißzusätzen gut schweißen. Für die Serie 300 sind bei Bedarf 308/316er Schweißdrähte zu verwenden.

  • Ferritische Werkstoffe: Kontrolle der Wärmezufuhr zur Begrenzung des Kornwachstums.

  • Duplex: Verwendung von Duplex-Zusatzdrähten; Aufrechterhaltung des Phasengleichgewichts durch Kontrolle der Zwischenlagentemperatur und der Abkühlungsraten.

  • Martensitisch: Vorwärmen und Anlassen nach dem Schweißen sind in der Regel erforderlich, um Risse zu vermeiden.

Wärmebehandlung

  • Austenitisch: Lösungsglühen bei ~1050-1100 °C und anschließendes Abschrecken zur Wiederherstellung der Korrosionsbeständigkeit nach schwerer Bearbeitung.

  • Ferritisch: wird normalerweise nicht zur Verfestigung wärmebehandelt.

  • Duplex: Eine Lösungsbehandlung kann erforderlich sein, um unerwünschte Phasen nach dem Schweißen aufzulösen.

  • Martensitisch: erfordern Abschreck- und Anlaßzyklen, um die endgültigen Eigenschaften zu erreichen.

Oberflächenbehandlung und Korrosionsschutz

  • Oberflächenrauhigkeit und Risse begünstigen den Korrosionsangriff. Legen Sie die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit fest, um die Anforderungen der Chloridbelastung zu erfüllen. Passivierungsbehandlungen (z.B. Salpetersäurepassivierung) sind Standard für viele Lebensmittel- und Medizinanwendungen.

Auswahl-Checkliste für Konstrukteure und Einkäufer

Verwenden Sie diese Checkliste, um eine Spezifikation oder eine Anfrage zu erstellen.

  1. BetriebsumgebungChloridspiegel, pH-Wert, Temperaturbereich, Vorhandensein oxidierender/reduzierender Spezies.

  2. Mechanische AnforderungenStreckung, Zugfestigkeit, Dehnung, Härte.

  3. Formgebung und Herstellung: Kann das Teil warm- oder kaltgeformt werden, vor Ort geschweißt werden und eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erfordern?

  4. Oberflächenbehandlung und kosmetische Anforderungen: Spiegel, gebürstet, gebeizt, passiviert.

  5. Normen und RückverfolgbarkeitASTM/EN/UNS-Nummern, Werksprüfzeugnisse und eventuell erforderliche zerstörungsfreie Prüfungen angeben.

  6. AbnahmetestsHärte, Zugversuche, Lochfraßbeständigkeit, Salzsprühnebel, sofern relevant.

  7. Lieferkette: Erforderliche Vorlaufzeit, zertifizierte Mühlen, chemische Analysetoleranz und bevorzugte Lagerlieferanten.

  8. Lebenszykluskosten: Berücksichtigen Sie die Austauschintervalle, die Wartung und die Reparierbarkeit und nicht nur die Kosten für das Metall.

Die Aufnahme dieser Checkliste in die Beschaffungsdokumente verringert die Unklarheit der Spezifikationen und beschleunigt die Lieferantenqualifizierung.

Qualitätskontrolle, Spezifikationen und typische Prüfverfahren

Beim Verfassen von technischen Kaufunterlagen sollten Sie diese mit einbeziehen:

  • Überprüfung der chemischen Zusammensetzung: Spektralanalyse mit Akzeptanzbereichen, die mit ASTM A240, EN 10088 oder der geltenden Norm übereinstimmen.

  • Mechanische Prüfung: Zugversuch nach ASTM A370 oder gleichwertig; Härte nach Rockwell oder Vickers, je nach Familie.

  • Kontrolle der Mikrostruktur: Phasengleichgewicht für Duplex (quantitative Ferritmessung), Korngröße für ferritische und austenitische Werkstoffe nach dem Schweißen.

  • Korrosionsprüfung: ASTM G48 Lochfraß- und Spaltkorrosionstests für Chlorideinwirkung; ASTM B505 oder ISO 11130 für spezifische Passivierungsanforderungen.

  • Zerstörungsfreie Prüfung: Röntgen- oder Ultraschallprüfung für drucktragende Schweißkonstruktionen.

Aufnahme von Abnahmekriterien in Bestellungen, damit die Lieferanten Prozesskontrollen planen können.

Erwägungen zu Kostentreibern, Verfügbarkeit und Vorlaufzeit

Die wichtigsten Kostentreiber:

  • Nickelgehalt: großer Einfluss auf den Preis für austenitische Legierungen.

  • Molybdän und StickstoffZusätzliche Legierungselemente in Duplex und 316 erhöhen die Kosten.

  • Wärmebehandlung und spezielle Oberflächenbehandlung: Erhöhung der Verarbeitungskosten.

  • Anforderungen an Zertifizierung und PrüfungDie Kosten für Werkszeugnisse, vollständige Rückverfolgbarkeit des Materials und spezielle Korrosionsprüfungen sind zeit- und kostenintensiv.

Beschaffungstipp: Wenn die Preissensibilität hoch und die Chloridbelastung gering ist, kann eine ferritische Sorte die erforderliche Leistung zu geringeren Kosten erbringen. In rauen Meeresumgebungen können Duplex oder Super-Duplex trotz des höheren Anschaffungspreises die Lebenszykluskosten senken.

Praktische Beispiele für Spezifikationen (kurze Vorlagen)

Beispielposition für eine 316er-Blechlieferung

316 Edelstahlblech, ASTM A240/A240M, Typ 316, Dicke 2,0 mm ±0,1 mm, Oberflächengüte 2B, geglüht und gebeizt, Walzprüfzeugnis EN 10204 3.1, chemische Zusammensetzung innerhalb der ASTM-Toleranz, Zugfestigkeit ≥ 515 MPa, Dehnung ≥ 40%.

Beispiel für eine Position für Duplex-Rohr

Nahtloses Duplex 2205-Rohr, UNS S32205, ASTM A789, Schedule 40, geschweißte Formstücke, angepasst an den Grundwerkstoff, Ferritgehalt 30-70% im Grundwerkstoff nach dem Schweißen, elektropolierter Außendurchmesser, NDT 100%-Radiographie an Umfangsschweißnähten.

Eine klare Formulierung der Spezifikationen wie diese reduziert die Fragen der Lieferanten und vermeidet Substitutionen.

Auswahl und Eigenschaften von Edelstahl FAQ

1. Welche Familie nichtrostender Stähle weist die beste Korrosionsbeständigkeit in Meerwasser auf?
Duplex und Super-Duplex

Güten wie Duplex 2205 oder Super-Duplex 2507 bieten in der Regel das beste Verhältnis zwischen Festigkeit und Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion im Meerwasser. Dies ist auf ihren höheren Gehalt an Chrom, Molybdän und Stickstoff zurückzuführen. Austenitisches 316 ist zwar ein Standard für die Schifffahrt, kann aber unter aggressiven Chloridbedingungen von Duplex übertroffen werden.

2. Wann sollte ich martensitische Sorten wählen?
Wählen Sie Martensitische Sorten (wie 410 oder 440C), wenn hohe Härte und Verschleißfestigkeit erforderlich sind, z. B. bei Messern, Ventilsitzen und Wellen. Beachten Sie, dass diese Sorten eine geringere Korrosionsbeständigkeit aufweisen und präzise Wärmebehandlungszyklen und sorgfältige Schweißverfahren erfordern, um Risse zu vermeiden.
3. Kann ich Duplex-Edelstahl in einem normalen Fertigungsbetrieb schweißen?
Ja, aber mit kontrollierten Verfahren. Sie müssen einen speziell für Duplexstahl entwickelten Schweißzusatz verwenden und die Wärmezufuhr und die Zwischenlagentemperaturen streng kontrollieren. Dies ist wichtig, um das 50/50-Phasengleichgewicht aufrechtzuerhalten und die Bildung von spröden intermetallischen Phasen zu vermeiden. Ferritmessungen nach dem Schweißen sind sehr zu empfehlen.
4. Ist ferritischer rostfreier Stahl magnetisch?
Ja. Ferritische Stähle (wie 430) sind im geglühten Zustand magnetisch. Dies ist auf ihre kubisch-raumzentrierte (BCC) Mikrostruktur zurückzuführen, im Gegensatz zu austenitischen Sorten (wie 304/316), die im Allgemeinen nicht magnetisch sind.
5. Welcher nichtrostende Stahl eignet sich am besten für Oberflächen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen?
Austenitisch 304/316

Die austenitischen Werkstoffe 304 und 316 sind die Industriestandards für den Kontakt mit Lebensmitteln. 304 wird verwendet, wenn der Chloridgehalt gering ist. 316 wird dort verwendet, wo die Exposition gegenüber Salzen (Chloriden) oder aggressiven Reinigungschemikalien das Korrosionsrisiko erhöht. Aus hygienischen Gründen ist immer eine glatte Oberfläche und eine geeignete Passivierung erforderlich.

6. Was ist Sensibilisierung und welche Familie ist anfällig?
Unter Sensibilisierung versteht man die Ausscheidung von Chromkarbiden an den Korngrenzen nach Einwirkung von 450-850 Grad C. Dadurch wird der umgebende Bereich chromarm und anfällig für interkristalline Korrosion. Austenitische Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt sind am meisten gefährdet; wählen Sie "L"-Sorten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (z. B. 316L), um dieses Risiko beim Schweißen zu mindern.
7. Wie wirkt sich die Kaltverformung auf die Auswahl von nichtrostendem Stahl aus?
Die Kaltumformung erhöht die Festigkeit und Härte des Stahls, kann aber seine Duktilität verringern. Austenitische Stähle (die 300er-Serie) reagieren am stärksten auf Kaltverformung. Wenn Ihre Anwendung eine hohe Festigkeit nach der Umformung erfordert, sollten Sie Umformungszugaben und ein mögliches Spannungsarmglühen berücksichtigen.
8. Sind ferritische Sorten billiger als austenitische?
Im Allgemeinen ja. Ferritische Stähle enthalten wenig oder gar kein Nickel, das bei austenitischen Stählen ein wichtiger Kostenfaktor ist. Obwohl der anfängliche Kaufpreis oft niedriger ist, sollten Sie immer die Lebenszykluskosten-Eine höher legierte Sorte kann über einen Zeitraum von 20 Jahren billiger sein, wenn sie den Austausch aufgrund von Korrosion überflüssig macht.
9. Wie spezifiziere ich Korrosionsprüfungen für eine kritische Anwendung?
Sie sollten gezielte Tests durchführen, wie zum Beispiel:
  • ASTM G48: Für Lochfraß- und Spaltkorrosionsbeständigkeit.
  • Elektrochemische Prüfung: Zur Bestimmung des Lochfraßpotentials.
  • Dienstnachahmende Tests: Expositionstests unter Verwendung der tatsächlichen Chemikalien und Temperaturen Ihres Verfahrens.
10. Kann nichtrostender Stahl in korrosiven Umgebungen durch Ermüdung versagen?
Ja. Dies ist bekannt als Korrosion Ermüdung. Wenn zyklische mechanische Belastung (Vibration) und eine korrosive Umgebung zusammentreffen, kann das Material bei viel niedrigeren Spannungswerten versagen als in trockener Luft. Duplex- und ferritische Werkstoffe sind unterschiedlich anfällig; für kritische Konstruktionen sind kombinierte mechanische und Umweltprüfungen erforderlich.

Praktischer Anhang zur Beschaffung: Checkliste für Spezifikationen und Musterklauseln

Beispiele für technische Klauseln für RFQ

  • Materialbezeichnung: “UNS S30400, ASTM A240, lösungsgeglüht und gebeizt, Produktform: Blech, Dicke: 2,0 mm ±0,1 mm”.”

  • Zertifizierung: “Die Lieferkette muss EN 10204 3.1 MTC bereitstellen. Dazu gehören die chemische Analyse, der Bericht über die Zugprüfung und die Rückverfolgbarkeit der Schmelznummer.”

  • Akzeptanz: “Die Lieferung wird erst nach Überprüfung des MTC und der Eingangskontrolle mit Maßkontrolle, visueller Oberflächenkontrolle und einem Zugversuch pro Los angenommen.”

  • Korrosionsprüfung: “Für Geräte, die für den Einsatz in Meerwasser bestimmt sind, sind Laborwerte für das Lochfraßpotenzial oder gleichwertige G48-Tests an repräsentativen Proben vorzulegen.”

  • Schweißen: “Legen Sie ein Verfahrensprüfprotokoll (PQR) für die wichtigsten Schweißnähte vor, einschließlich der Bezeichnung des Schweißzusatzes, der Vorwärmung, des Zwischenlagers und der ZfP-Ergebnisse.”

Tipps für den Einkauf

  • Bitten Sie die Lieferanten um Werkszeugnisse, die an die Wärmenummern gebunden sind.

  • Wenn die Vorlaufzeit kritisch ist, geben Sie akzeptable Ersatzsorten an und verlangen Sie eine schriftliche Genehmigung für jede Substitution.

  • Bei kritischen Bauteilen sollten Werksaudits der Qualitätssysteme der Zulieferer und der Rückverfolgbarkeit in Betracht gezogen werden.

Abschließende Empfehlungen von MWAlloys

MWAlloys empfiehlt den folgenden praktischen Ansatz für die Spezifikation von nichtrostendem Material:

  1. Gehen Sie von der Betriebsumgebung und den mechanischen Anforderungen aus, nicht von dem gewünschten Familiennamen.

  2. Besteht die Gefahr von Lochfraß oder Spaltkorrosion, sollten Sie Duplex oder molybdänhaltige Austenite in Betracht ziehen.

  3. Wenn schwere Umform- und Schweißarbeiten erforderlich sind, sollten Sie mit der austenitischen 300er-Serie beginnen und Stabilisierungs- oder kohlenstoffarme Sorten verwenden, wenn das Risiko einer Sensibilisierung besteht.

  4. Für Verschleiß- oder Zerspanungsanwendungen sollten Sie martensitisch gehärtete Sorten prüfen und Angaben zu Härte und Anlassen machen.

  5. Für kostenempfindliche, nicht korrosionskritische Umgebungen sind ferritische Güten in Betracht zu ziehen, wobei jedoch die Tieftemperaturzähigkeit und die Einschränkungen bei der Umformung zu beachten sind.

Erklärung: Dieser Artikel wurde nach einer Überprüfung durch den technischen Experten Ethan Li von MWalloys veröffentlicht.

MWalloys Ingenieur ETHAN LI

ETHAN LI

Direktor Globale Lösungen | MWalloys

Ethan Li ist Chefingenieur bei MWalloys, eine Position, die er seit 2009 innehat. Er wurde 1984 geboren und schloss 2006 sein Studium der Materialwissenschaften an der Shanghai Jiao Tong University mit einem Bachelor of Engineering ab. 2008 erwarb er seinen Master of Engineering in Materials Engineering an der Purdue University, West Lafayette. In den letzten fünfzehn Jahren hat Ethan bei MWalloys die Entwicklung fortschrittlicher Legierungsrezepturen geleitet, interdisziplinäre F&E-Teams geführt und rigorose Qualitäts- und Prozessverbesserungen eingeführt, die das globale Wachstum des Unternehmens unterstützen. Außerhalb des Labors pflegt er einen aktiven Lebensstil als begeisterter Läufer und Radfahrer und genießt es, mit seiner Familie neue Reiseziele zu erkunden.

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