Rostfreier Stahl der Serie 300: Leistung, Anwendung, Güteklassen und Vergleich

Wir werden die chemische Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften und die physikalischen Eigenschaften von rostfreiem Stahl der Serie 300 im Detail analysieren und mit anderen Serien wie der Serie 400, der Serie 200 und dem Duplex-Edelstahl vergleichen, damit Sie seine Vor- und Nachteile besser verstehen. Darüber hinaus werden in diesem Artikel auch Tipps zur Wartung von Edelstahl der Serie 300 gegeben, um sicherzustellen, dass er in verschiedenen Umgebungen in optimalem Zustand bleibt.

Was ist Edelstahl der Serie 300?

Edelstahl der Serie 300 ist ein austenitischer Chrom-Nickel-Stahl, der sich hauptsächlich durch einen hohen Cr- (16-20%) und Ni-Gehalt (8-14%) auszeichnet und manchmal auch andere Legierungselemente enthält. Aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften werden sie in vielen Bereichen eingesetzt.

Wie wird Edelstahl der Serie 300 hergestellt?

Schmelzen und Gießen

Die Produktion von rostfreiem Stahl der Serie 300 beginnt mit dem Schmelzen im Elektrolichtbogenofen, wobei hochreines Eisen-, Chrom- und Nickelerz sowie Legierungselemente verwendet werden. Die Rohstoffe werden gemischt, bis zur Schmelze erhitzt und zu einem Vorblock gegossen, wobei Temperatur und Legierungszusammensetzung streng kontrolliert werden, um die Qualität zu gewährleisten. Anschließend wird der Knüppel wärmebehandelt, um die innere Struktur zu optimieren und die Leistung zu verbessern. Er kann zu Produkten mit den gewünschten Formen und Spezifikationen weiterverarbeitet werden.

Warmwalzen und Kaltwalzen

Nach dem Gießen wird der Knüppel warmgewalzt. Bei diesem Verfahren wird der Knüppel auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann in einem Walzwerk auf die gewünschte Dicke gepresst. Das Warmwalzen verbessert nicht nur die Oberflächenqualität des Stahls, sondern auch seine mechanischen Eigenschaften. Die Dicke und Breite des Stahls kann durch das Warmwalzen genau gesteuert werden, um den Anforderungen der verschiedenen Anwendungen gerecht zu werden.

Das Kaltwalzen ist ein Herstellungsverfahren, das bei Raumtemperatur durchgeführt wird und die Umwandlung von Stahl in dünnere, präzisere Platten oder Bänder ermöglicht. Kaltgewalzter nichtrostender Stahl hat eine höhere Festigkeit und eine glattere Oberfläche und wird häufig für Präzisionsbearbeitung und dekorative Zwecke verwendet.

Wärmebehandlung und Oberflächenbehandlung

Die Wärmebehandlung verbessert die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von rostfreiem Stahl, einschließlich des Glühens, Abschreckens und Anlassens. Das Glühen erhöht die Plastizität und Zähigkeit, das Härten die Härte und Festigkeit und das Anlassen die Sprödigkeit. Oberflächenbehandlungen wie Polieren glätten die Oberfläche, und Galvanisieren erhöht die Korrosionsbeständigkeit. Diese Behandlungen verbessern die Qualität und Leistung von rostfreiem Stahl insgesamt.

Leistung von rostfreiem Stahl der Serie 300 

Chemische Zusammensetzung

Zu den wichtigsten chemischen Bestandteilen von rostfreiem Stahl der Serie 300 gehören.

Chrom (Cr): 16%~20%-Gehalt, der einen Anti-Korrosions-Passivierungsfilm bildet und die Korrosionsbeständigkeit von rostfreiem Stahl erhöht.

Nickel (Ni): 8%~12%-Gehalt, Verbesserung der Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls, Stabilisierung der Austenitstruktur.

Molybdän (Mo): 2%~3% in rostfreiem Stahl 316, wodurch die Korrosionsbeständigkeit von 316 in Chloriden verbessert wird.

Mangan (Mn): Der Mangangehalt ist bei rostfreiem Stahl der Serie 200 höher, der hauptsächlich zur Verbesserung der Festigkeit und Härte des Stahls verwendet wird.

Mechanische Eigenschaften

Streckgrenze

• Die Streckgrenze spiegelt die praktische Einsatzgrenze des Werkstoffs wider. Die Streckgrenze von nichtrostendem Stahl der Serie 300 liegt in der Regel im Bereich von 210-250 MPa, was im Vergleich zu anderen Serien nichtrostenden Stahls mäßig ist, aber aufgrund seiner guten Duktilität und Bearbeitbarkeit wird er häufig für verschiedene Strukturen und Geräte verwendet.

Zugfestigkeit

• Die Zugfestigkeit gibt die maximale Belastung an, die ein Material aushalten kann, bevor es bricht. Die nichtrostenden Stähle der Serie 300 halten mechanischen Belastungen und Aufprallkräften hervorragend stand. Ihre Zugfestigkeit liegt typischerweise im Bereich von 500-700 MPa, wodurch sie sich für Anwendungen eignen, die Stärke und Haltbarkeit erfordern.

Duktilität und Dehnung

• Duktilität bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, sich unter Druck zu dehnen, ohne zu brechen. Nichtrostender Stahl der Serie 300 hat eine ausgezeichnete Duktilität, mit einer Dehnung von 40-60%. Dadurch lässt sich nichtrostender Stahl der Serie 300 leicht zu komplexen Formen kaltverformen und ist weniger anfällig für Risse.

Härte

• Die Härte ist der Widerstand eines Materials gegen lokale Verformung. Die Härte von nichtrostendem Stahl der Serie 300 liegt in der Regel zwischen 80-90 HRB (Rockwell-B-Skala). Obwohl nichtrostender Stahl der Serie 300 nicht so hart ist wie einige martensitische nichtrostende Stähle, machen seine hervorragenden Gesamteigenschaften dies wieder wett.

Schlagzähigkeit

• Die Schlagzähigkeit misst die Fähigkeit eines Materials, Stöße bei niedrigen Temperaturen ohne Beschädigung zu überstehen. Edelstahl der Serie 300 weist eine ausgezeichnete Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen auf. Edelstahl 304 kann zum Beispiel auch bei -196°C (-320°F) noch eine gute Zähigkeit aufweisen.

Physikalische Eigenschaften

Dichte

• Die Dichte ist die Masse pro Volumeneinheit und wirkt sich auf das Gewicht des Materials und die Konstruktionsentscheidungen aus. Die Dichte von nichtrostendem Stahl der Serie 300 liegt in der Regel zwischen 7,90 und 8,00 g/cm³. Die höhere Dichte verleiht dem rostfreien Stahl der Serie 300 eine stabile physikalische Struktur, wodurch er sich hervorragend für strukturelle Anwendungen eignet.

Wärmeleitfähigkeit

• Die Wärmeleitfähigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten. Die Wärmeleitfähigkeit von nichtrostendem Stahl der Serie 300 ist relativ niedrig und liegt in der Regel zwischen 15-25 W/(m-K). Dank der geringen Wärmeleitfähigkeit kann Edelstahl der Serie 300 Wärme effektiv isolieren und den Wärmeverlust in Umgebungen mit hohen Temperaturen verringern.

Wärmeausdehnungskoeffizient

• Der Wärmeausdehnungskoeffizient gibt an, wie stark sich das Volumen eines Materials bei Erwärmung ausdehnt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von nichtrostendem Stahl der Serie 300 beträgt in der Regel 16-17 × 10-⁶ /K. Dank dieser Eigenschaft bleibt nichtrostender Stahl der Serie 300 in Umgebungen mit großen Temperaturschwankungen strukturell stabil.

Widerstandsfähigkeit

• Der spezifische Widerstand gibt die Fähigkeit eines Materials an, Elektrizität zu leiten. Die nichtrostenden Stähle der Serie 300 haben einen hohen spezifischen Widerstand (0,7-0,8 µΩ-m), wodurch sie sich als elektrische Isolatoren eignen.

Magnetismus

• Edelstahl der Serie 300 ist in der Regel nicht magnetisch, kann aber nach der Kaltbearbeitung einen leichten Magnetismus aufweisen, wie beispielsweise Edelstahl 304, der nach dem Kaltwalzen leicht magnetisch sein kann. Diese Eigenschaft macht Edelstahl der Serie 300 zu einer idealen Wahl für nichtmagnetische Anwendungen wie Präzisionsinstrumente und elektronische Geräte.

Chemische Eigenschaften

Korrosionsbeständigkeit

• Die Korrosionsbeständigkeit von nichtrostendem Stahl der Serie 300 ist eine seiner bemerkenswertesten Eigenschaften. Dank ihres hohen Chrom- und Nickelgehalts sind diese nichtrostenden Stähle gegen eine Vielzahl von chemischen Medien beständig.

Oxidationsbeständigkeit

• Die nichtrostenden Stähle der Serie 300 weisen eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen auf. Die von Chrom gebildete Oxidschicht kann den Stahl vor Oxidation schützen.

Chemische Beständigkeit

• Die nichtrostenden Stähle der Serie 300 weisen unterschiedliche Beständigkeiten in verschiedenen chemischen Medien auf. So ist nichtrostender Stahl 304 beispielsweise gut gegen schwache Säuren (wie Essigsäure) und einige organische Säuren beständig, während nichtrostender Stahl 316 besser gegen starke Säuren und Chloride beständig ist.

Beständigkeit gegen Ammoniak und Ammoniakwasser

• Die nichtrostenden Stähle der Serie 300 haben eine gute Beständigkeit gegen Ammoniak und Ammoniakwasser. Aufgrund der Rolle von Nickel und Chrom können diese nichtrostenden Stähle eine gute chemische Stabilität in einer Ammoniak- oder Ammoniakumgebung beibehalten, um Korrosion oder Schäden zu vermeiden.

Anwendungen von rostfreiem Stahl der Serie 300

Bereich Medizinprodukte: Die Edelstähle 304 und 316 sind aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität ideal für chirurgische Instrumente, medizinische Geräte und Implantate. Sie können der Erosion durch Körperflüssigkeiten und Desinfektionsmittel widerstehen und gewährleisten so die langfristige Stabilität und Sicherheit von Medizinprodukten.

Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Edelstahl 304 wird aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und einfachen Reinigung häufig für Küchengeräte, Maschinen zur Lebensmittelverarbeitung und Getränkebehälter verwendet.

Bereich Bau und Dekoration: Edelstahl der Serie 300 eignet sich auch gut für Bau- und Dekorationszwecke und wird häufig für die Gestaltung von Gebäudefassaden, Tür- und Fensterrahmen und Geländern verwendet. Sein schönes Aussehen und seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit verleihen dem architektonischen Design einen einzigartigen Charme und langfristigen Wert.

Chemie- und Erdölindustrie: Bei Anlagen für die chemische Verarbeitung und die Erdölförderung zeichnet sich Edelstahl 316 durch seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus. Er kann rauen chemischen Umgebungen widerstehen und den stabilen Betrieb von Anlagen unter komplexen Arbeitsbedingungen gewährleisten.

Autoindustrie: Edelstahl der Serie 300 erfüllt die strengen Anforderungen an die Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit und wird häufig für wichtige Teile wie Auspuffanlagen und Karosseriestrukturen von Kraftfahrzeugen verwendet.

Vorteile und Nachteile von Edelstahl der Serie 300

Vorteile

• Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit: Mit einem hohen Anteil an Nickel und Chrom bildet der Edelstahl der Serie 300 eine zähe Chromoxid-Schutzschicht, die einer Vielzahl von Säuren, Laugen und Salzen wirksam widersteht. Insbesondere die Serie 316 weist aufgrund des Zusatzes von Molybdän eine höhere Lochfraßbeständigkeit in chlorhaltigen Umgebungen auf.

• Flexible und vielfältige Verarbeitung: Diese Serie von rostfreiem Stahl weist eine ausgezeichnete Plastizität und Schweißleistung auf, bewältigt mühelos komplexe Prozesse wie Stanzen, Biegen und Schweißen und eignet sich für die Herstellung vielfältiger und raffinierter Produktstrukturen.

• Stabile mechanische Eigenschaften: Selbst bei hohen Temperaturen behält der Edelstahl der Serie 300 seine hohe Festigkeit und Härte bei, um den strengen Anforderungen in hochintensiven Arbeitsumgebungen gerecht zu werden.

• Schön und haltbar: Sein einzigartiger metallischer Glanz und seine guten dekorativen Eigenschaften machen es zu einer idealen Wahl für Produkte, die ein hochwertiges Aussehen anstreben. Gleichzeitig sorgt seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit für eine lange Lebensdauer des Produkts.

Benachteiligungen

• Höhere Kosten: Aufgrund des hohen Chrom- und Nickelanteils in der Serie 300 sind die Kosten für nichtrostenden Stahl relativ hoch. Dies kann sich auf Projekte oder Anwendungen mit begrenzten Budgets auswirken.

• Schlechte Leistung bei niedrigen Temperaturen: Bei sehr niedrigen Temperaturen können einige nichtrostende Stähle der Serie 300 spröde werden. Dies kann dazu führen, dass sie in extrem kalten Umgebungen nicht so gut funktionieren wie einige andere Materialien.

• Interkristalline Korrosion kann bei hohen Temperaturen auftreten: Bei hohen Temperaturen oder unter Schweißbedingungen kann der Kohlenstoff (C) in nichtrostendem Stahl der Serie 300 Chromkarbidverbindungen mit Chrom (Cr) bilden, was zu einer Abnahme des Chromgehalts an den Korngrenzen führt und die so genannte "chromarme Zone" bildet, wodurch die Korrosionsbeständigkeit sinkt und interkristalline Korrosion entsteht. Dies kann jedoch in der Regel durch Kontrolle des Kohlenstoffgehalts und geeignete Wärmebehandlungsverfahren vermieden werden.

Wie pflegt man Edelstahl der Serie 300?

Um die Leistungsfähigkeit von rostfreiem Stahl der Serie 300 zu erhalten, sollten die folgenden Wartungsmaßnahmen ergriffen werden.

Regelmäßige Reinigung: Verwenden Sie zur regelmäßigen Reinigung von Edelstahlflächen neutrale Reinigungsmittel und Wasser. Verwenden Sie keine stark säurehaltigen oder alkalischen Reinigungsmittel, da diese den Edelstahl angreifen können.

Korrosionsvermeidung (Fortsetzung): Überprüfen Sie regelmäßig die Anlagen und Strukturen und gehen Sie mögliche Korrosionsstellen umgehend an. Bei rostfreiem Stahl, der in chemischen Umgebungen verwendet wird, sind geeignete Schutzschichten oder Beschichtungen aufzubringen, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.

Entfernen von Schmutz und Rost: Wenn Schmutz oder Rost auf der Oberfläche von rostfreiem Stahl auftritt, kann sie mit einem chloridfreien Reiniger gereinigt werden. Verwenden Sie ein weiches Tuch oder einen Schwamm zum vorsichtigen Abwischen und vermeiden Sie die Verwendung von Drahtbürsten oder Schleifpapier, da diese die Oberfläche zerkratzen und eine stärkere Korrosion verursachen können.

Vorbeugung gegen Kratzer und Abnutzung: Vermeiden Sie es, die Oberfläche von rostfreiem Stahl mit harten Gegenständen zu zerkratzen. Für Bereiche, die häufige Reibung erfordern, können Sie Schutzpads verwenden oder Möglichkeiten zur Verringerung der Reibung in der Konstruktion in Betracht ziehen.

Regelmäßige Inspektion: Bei wichtigen Konstruktionsteilen oder Ausrüstungen werden regelmäßige professionelle Inspektionen und Wartungen durchgeführt, um die Unversehrtheit und Funktionsfähigkeit der Edelstahlteile zu gewährleisten.

Was ist der Unterschied zwischen der 300er-, 400er- und 200er-Serie?

Rostfreier Stahl der Serien 300, 400 und 200 hat jeweils unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungsbereiche. Wenn Sie die Unterschiede kennen, können Sie das am besten geeignete Material auswählen.

300er Serie aus Edelstahl

Main features: high corrosion resistance, high toughness, good processing. 300 series stainless steel includes grades such as 304 und 316, which are widely used in medical, food, construction and other fields.

Chemische Zusammensetzung: Es enthält hauptsächlich einen hohen Anteil an Chrom und Nickel, wobei der Nickelgehalt die Korrosions- und Hochtemperaturbeständigkeit erhöht.

Anwendungsszenarien: Es eignet sich für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit, wie z. B. für lebensmittelverarbeitende Geräte, medizinische Geräte, architektonische Dekoration usw.

Edelstahl der Serie 400

Wichtigste Merkmale: Die nichtrostenden Stähle der Serie 400 enthalten weniger Nickel und sind im Allgemeinen härter und fester als die Serie 300, weisen jedoch eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf.

Chemical composition: The main component is chromium, and the nickel content is low, usually between 12% chromium and 0-1% nickel. Common grades include 410, 420, 430, usw.

Anwendungsszenarien: Sie eignet sich für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Härte und Verschleißfestigkeit, z. B. für Messer, Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen, Haushaltsgeräte usw. Es ist nicht so korrosionsbeständig wie die Serie 300 und eignet sich für mildere Umweltbedingungen.

200er Serie aus Edelstahl

Hauptmerkmale: Edelstahl der Serie 200 enthält in der Regel mehr Mangan und Stickstoff und einen geringeren Nickelgehalt. Obwohl die Korrosionsbeständigkeit schlechter ist als die der Serie 300, hat sie eine höhere Festigkeit und niedrigere Kosten.

Chemical Composition: It mainly contains chromium, manganese and nitrogen, and the nickel content is relatively low. Common grades include 201, 202, usw.

Anwendungsszenarien: Sie eignet sich für kostenempfindliche Anwendungen, die keine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit erfordern, wie z. B. Baumaterialien, Haushaltswaren usw. Die Serie 200 wird in der Regel für Anwendungen verwendet, die wenig kosten, aber dennoch eine gewisse Korrosionsbeständigkeit erfordern.

Serie 300 vs. Duplex

300er Serie aus Edelstahl

Eigenschaften: Austenitischer rostfreier Stahl; gute Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und Zähigkeit; gängige Sorten sind 304 und 316.

Anwendung: Aufgrund seiner ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit wird es in verschiedenen Umgebungen eingesetzt.

Duplex-Edelstahl

Eigenschaften: Mit hoher Festigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit, Duplex-Edelstahl kombiniert die Struktur von Austenit und Ferrit, wie 2205 und 2507.

Vorteile: Verglichen mit der 300er-Serie hat Duplex-Edelstahl eine höhere Festigkeit und eine gute Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in chloridhaltiger Umgebung. 

Anwendung: Weit verbreitet in Bereichen mit hohen Anforderungen an Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, z. B. in der Petrochemie, der Schiffstechnik und der Düngemittelproduktion.

Sorte 304 vs. Sorte 316

304 Edelstahl

Merkmale: Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und Formbarkeit. Weit verbreitet in Haushaltsgeräten und architektonischer Dekoration.

Anwendung: Geeignet für lebensmittelverarbeitende Geräte, medizinische Geräte, Küchenutensilien usw. Es weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf, schneidet aber in chloridhaltigen Umgebungen nicht so gut ab wie 316.

Edelstahl 316

Merkmale: 2-3% Molybdän wird zu 304 hinzugefügt, wodurch es korrosionsbeständiger in Chloridumgebungen wird.

Anwendung: Geeignet für die Schifffahrt, chemische Verarbeitungsanlagen, die pharmazeutische Industrie und andere Bereiche, in denen eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Edelstahl 316 ist im Allgemeinen teurer als 304.

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Gängige Edelstahlsorten der Serie 300

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