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301 Edelstahl: Definition, Zusammensetzung, Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen und mehr
- John
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Übersicht über Edelstahl 301
Edelstahl 301 ist ein hochfester austenitischer Edelstahl der 300er-Serie, der hauptsächlich aus 16-18% Chrom und 6-8% Nickel besteht. Er entspricht Normen wie ASTM A240 und ist gleichwertig mit Güten wie 1.4310 (EN).
301 verfügt über ausgezeichnete Kaltverfestigungseigenschaften, wobei die Festigkeit durch Kaltverformung deutlich zunimmt. Dies führt je nach Grad der Kaltverformung auch zu teilweisem Magnetismus. 301 bietet auch eine gute Korrosionsbeständigkeit, ist jedoch etwas schlechter als die Güteklasse 304.
Es wird häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine Kombination aus Formbarkeit und Festigkeit erforderlich ist, wie etwa Federn, Befestigungselemente, Autoteile, Eisenbahnwaggons, Förderbänder und dekorative Komponenten.
Anders als martensitische Stahlsorten kann Edelstahl 301 nicht durch Wärmebehandlung, sondern ausschließlich durch Kaltwalzen gehärtet werden.
Typische Anwendungen von Edelstahl 301
| Industrie | Anmeldung |
| Automobilindustrie | Auspuffkomponenten, Federn, Schellen, Zierleisten |
| Luft- und Raumfahrt | Verbindungselemente, Federn, Strukturplatten, Klemmen |
| Medizinische Ausrüstung | Chirurgische Instrumente, zahnärztliche Instrumente, Nadeln, Klammern |
| Lebensmittelverarbeitung | Förderbänder, Lagertanks, Mischanlagen, Trichter |
| Konsumgüter | Besteck, Küchengeräte, Spülen, Federn |
| Elektronik | Steckverbinder, Federn, Halterungen, Abschirmungen |
| Bauwesen | Strukturelle Unterstützung, Befestigungselemente, Dacheindeckung, Fensterrahmen |
| Marine | Federn, Befestigungselemente, Pumpen, Ventile |
Vor- und Nachteile von Edelstahl 301
Hier sind die Vorteile und Nutzen von Edelstahl 301:
- Hohe Festigkeit nach Kaltbearbeitung, ideal für Anwendungen, die besondere Haltbarkeit erfordern.
- Hervorragende Korrosionsbeständigkeit in milden Umgebungen, gewährleistet dauerhafte Nutzung.
- Gute Formbarkeit und Duktilität, daher für Biege- und Umformprozesse geeignet.
- Kostengünstig im Vergleich zu hochwertigerem Edelstahl.
- Leichtgewicht im Vergleich zu anderen Güteklassen, was eine Gewichtsreduzierung der Produkte ermöglicht.
Hier sind die Nachteile und Einschränkungen von Edelstahl 301:
- Begrenzte Korrosionsbeständigkeit in chloridreichen und rauen Umgebungen.
- Kann durch Kaltbearbeitung etwas von seiner Korrosionsbeständigkeit verlieren.
- Nicht so hitzebeständig wie andere Güteklassen, daher eingeschränkte Anwendungsmöglichkeiten bei hohen Temperaturen.
- Anfällig für Kaltverfestigung, die die Bearbeitung mit der Zeit erschweren kann.
- Im Vergleich zu höher legiertem Edelstahl ist er weniger spannungsrissbeständig.
Äquivalente Güteklassen von Edelstahl 301
| Land/Region | Norm/Spezifikation | Äquivalente Note |
| International | ISO 15510 | X9CrNi18-8 |
| EU | EN 10088-1 | X10CrNi18-8 (1.4310) |
| USA | ASTM A240 | 301 |
| Deutschland | DIN 17440, WNr | X12CrNi17-7 |
| Japan | JIS G4305 | SUS301 |
| England | BS 1449-2 | 301S21, 302S26 |
| Frankreich | AFNOR NF A35-572 | Z11CN18-08, Z12CN18-09 |
| Schweden | SS 14 23 31 | 2331 |
Gängige Varianten von Edelstahl 301
| Variante | Was ist das? | Warum wird es möglicherweise anstelle von 301 gewählt? | Typische Anwendung |
| 301L | Kohlenstoffarme Version | Bessere Schweißbarkeit, reduzierte Karbidausscheidung. | Strukturteile, chemische Geräte. |
| 301LN | Stickstoffverstärkte Version | Höhere Festigkeit, gute Formbarkeit. | Automobil- und Eisenbahnkomponenten. |
| 301H | High-Carbon-Version | Verbesserte Hochtemperaturfestigkeit. | Wärmetauscher, Hochtemperaturgeräte. |
| 301J1 | Version mit Kupferzusatz | Verbesserte Formbarkeit und Duktilität. | Haushaltsgeräte, Dekoteile. |
| 301Si | Mit Silizium versetzte Version | Bessere Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen. | Öfen, Abgasanlagen. |
Hitze- und Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl 301
Hitzebeständigkeit
Edelstahl 301 ist gut hitzebeständig. Er ist bei kurzfristiger Verwendung bis zu 840 °C (1544 °F) und bei Dauergebrauch bis zu 900 °C (1652 °F) oxidationsbeständig. Längere Einwirkung hoher Temperaturen kann jedoch die Festigkeit verringern und zu Sensibilisierung und interkristalliner Korrosion führen, insbesondere in geschweißten Bereichen. Im Vergleich zu Legierungen wie 347 ist er für Hochtemperaturanwendungen weniger geeignet.
Korrosionsbeständigkeit
Edelstahl der Güteklasse 301 bietet gute Korrosionsbeständigkeit in milden Umgebungen. Es widersteht Korrosion durch atmosphärische Bedingungen, Wasser und einige Chemikalien. Es ist jedoch weniger korrosionsbeständig in rauen Umgebungen als hochwertigere rostfreie Stähle wie 316. Sein höherer Kohlenstoffgehalt erhöht das Risiko interkristalliner Korrosion, insbesondere nach Schweißen oder Hitzeeinwirkung. Es ist nicht ideal für stark korrosive Umgebungen wie die Schifffahrt oder die chemische Industrie.
Verarbeitung von Edelstahl 301
Kaltbearbeitung
Durch Kaltverformung wird die Festigkeit von Edelstahl 301 aufgrund der hohen Kaltverfestigungsrate deutlich erhöht. Diese steigt bei jeder Querschnittsreduzierung um 1% um etwa 14 MPa. Beim Kaltwalzen oder Kaltformen des Materials erhöht sich seine Zugfestigkeit rasch. Dieser Prozess kann die Austenitstruktur auch teilweise in Martensit umwandeln, was die Härte weiter erhöht. Trotz dieser Festigkeitssteigerung behält die Legierung genügend Duktilität für eine starke Kaltverformung. Außerdem ist Edelstahl 301 im geglühten Zustand nicht magnetisch, während Kaltverformung starken Magnetismus erzeugt.
Schweißen
Edelstahl 301 ist gut schweißbar. Er kann mit den meisten Standardtechniken geschweißt werden, wobei Füllmetalle wie Güte 308L empfohlen werden. Nach dem Schweißen ist ein Glühen erforderlich, um die optimale Korrosionsbeständigkeit zu erreichen und die durch Kaltverformung verursachten Auswirkungen zu beseitigen. Bei kohlenstoffarmen Güten wie 301L und 301LN ist ein Glühen im Allgemeinen nicht erforderlich. Punktschweißen wird häufig zum Zusammenbau kaltgewalzter 301-Komponenten verwendet, da es die Gesamtfestigkeit des Materials nicht wesentlich beeinflusst.
Wärmebehandlung
Edelstahl 301 kann nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden; er wird ausschließlich durch Kaltbearbeitung gehärtet. Zum Glühen wird das Material auf einen Bereich von 1010 °C bis 1120 °C erhitzt, gefolgt von einer schnellen Abkühlung, normalerweise durch Wasserabschrecken oder schnelle Luftkühlung. Dieser Prozess stellt die Duktilität wieder her und baut innere Spannungen ab, ohne die Härte zu erhöhen. Eine Spannungsentlastung nach der Kaltbearbeitung ist möglich, verändert jedoch weder die Härte noch die mechanischen Eigenschaften des Materials wesentlich.
Chemische Zusammensetzung von Edelstahl 301
Die chemische Zusammensetzung von Edelstahl 410 finden Sie in der folgenden Tabelle:
| Element | Kohlenstoff, C | Chrom, Cr | Eisen, Fe | Mangan, Mn | Nickel, Ni | Stickstoff, N | Phosphor, P | Silizium, Si | Schwefel, S |
| wt% | ≤0.15 | 16 – 18 | 70,7 – 78 (Balance) | ≤ 2.0 | 6.0 – 8.0 | ≤ 0.10 | ≤ 0.045 | ≤ 1.0 | ≤ 0.030 |
Eigenschaften von Edelstahl 301
Hier sind drei Hauptgründe, die Edelstahl 301 einzigartig machen:
- Hohe Festigkeit durch Kaltverfestigung.
- Hervorragende Duktilität, sodass es sich leicht zu verschiedenen Produkten formen und gestalten lässt.
- Gute Korrosionsbeständigkeit in leicht korrosiven Umgebungen.
Physikalische Eigenschaften
Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Edelstahl 301 finden Sie in der folgenden Tabelle:
| Eigentum | Typischer Wert (metrisch/imperial) | Leistung |
| Dichte | 8,03 g/cm³ (0,290 lb/in³) | Ziemlich schweres, robustes Material. |
| Schmelzpunkt | 1399 – 1421 °C (2550 – 2590 °F) | Hält hohen Temperaturen stand, ohne zu schmelzen. |
| WAK, linear | 16,6 – 19,5 µm/m-°C (9,22 – 10,8 µin/in-°F) | Dehnt sich bei Erwärmung mäßig aus. |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,500 J/g-°C (0,120 BTU/lb-°F) | Absorbiert und speichert Wärme mäßig gut. |
| Wärmeleitfähigkeit | 16,3 W/mK (113 BTU-Zoll/Std.-Fuß²-°F) | Überträgt Wärme mit mäßiger Geschwindigkeit. |
| Elektrischer spezifischer Widerstand | 0,0000720 Ohm-cm | Kein guter Stromleiter. |
| Magnetische Eigenschaften | <= 1,02 (geglüht, H = 200 Oersted) | Nach der Kaltbearbeitung leicht magnetisch. |
*CTE, Linear bezieht sich auf den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Mechanische Eigenschaften
Die wichtigsten mechanischen Eigenschaften von Edelstahl 301 finden Sie in der folgenden Tabelle:
| Zustand | Zugfestigkeit | Streckgrenze | Rockwell-Härte | Dehnung beim Bruch | Elastizitätsmodul (längs/quer gewalzt) |
| Geglüht | ≥ 515 MPa (74,7 ksi) | ≥ 205 MPa (29,7 ksi) | 10 HRC | ≥ 40% (in 2″ oder 50 mm) | 214 GPa / 31,0 msi211 GPa / 30,6 msi |
| 1/4 Schwer | ≥ 862 MPa (125 ksi) | ≥ 517 MPa (75 ksi) | 25 HRC | ≥ 25% (in 2″ oder 50 mm) | 193 GPa / 28,0 msi197 GPa / 28,6 msi |
| 1/2 Schwer | ≥ 1034 MPa (150 ksi) | ≥ 758 MPa (110 ksi) | 32 HRC | ≥ 18% (in 2″ oder 50 mm) | 185 GPa / 26,8 msi186 GPa / 27,0 msi |
| 3/4 Schwer | ≥ 1207 MPa (175,1 ksi) | ≥ 931 MPa (135 ksi) | 37 HRC | ≥ 12% (in 2″ oder 50 mm) | 178 GPa / 25,8 msi190 GPa / 27,6 msi |
| Voll hart | ≥ 1276 MPa (185,1 ksi) | ≥ 965 MPa (140 ksi) | 41 HRC | ≥ 9% (in 2″ oder 50 mm) | 174 GPa / 25,2 msi (wie gewalzt)196 GPa / 28,4 msi (spannungsfrei) |
Chemische Eigenschaften
Die wichtigsten chemischen Eigenschaften von Edelstahl 301 finden Sie in der folgenden Tabelle:
| Chemisches Eigentum | Beschreibung | Leistung |
| Korrosionsbeständigkeit | Beständig gegen Umweltoxidation oder chemische Schäden. | Mäßig; geeignet für milde Umgebungen, weniger beständig als 304/316. |
| pH-Empfindlichkeit | Stabilität in Umgebungen mit unterschiedlichem pH-Wert. | Funktioniert gut im neutralen/leicht sauren Bereich; weniger wirksam unter extremen pH-Bedingungen. |
| Reaktivität | Tendenz zur chemischen Wechselwirkung mit Stoffen. | Geringe Reaktivität; höher in aggressiven Umgebungen im Vergleich zu 316. |
| Oxidationsbeständigkeit | Beständigkeit gegen die Bildung von Oxidschichten. | Gut bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen; unter 304/310. |
| Passivierung | Fähigkeit zur Bildung schützender Oxidschichten. | Gute Passivierung, jedoch weniger haltbar als 304/316 in rauen Umgebungen. |
| Brennbarkeit | Fähigkeit zum Entzünden und Brennen. | Nicht brennbar. |
| Entflammbarkeit | Wahrscheinlichkeit einer anhaltenden Verbrennung. | Nicht brennbar. |
Unterschied zwischen Edelstahl 301, 302, 304 und 316
In der folgenden Tabelle finden Sie einen schnellen Vergleich zwischen Edelstahl 301, 302, 304 und 316:
| Eigentum | 301 | 302 | 304 | 316 |
| Typ | Austenitisch | Austenitisch | Austenitisch | Austenitisch |
| Kristallstruktur | Flächenzentrierter Kubus (FCC) | Flächenzentrierter Kubus (FCC) | Flächenzentrierter Kubus (FCC) | Flächenzentrierter Kubus (FCC) |
| Chemische Zusammensetzung | Cr: 16-18%, Ni: 6-8%, C: ≤0,15% | Cr: 17-19%, Ni: 8-10%, C: ≤0,15% | Cr: 18-20%, Ni: 8-10.5% | Cr: ≤18%, Mo: ≤3%, Ni: ≤14% |
| Korrosionsbeständigkeit | Gut | Gut | Gut | Hervorragend geeignet, insbesondere für den Einsatz im Meeresbereich |
| Zugfestigkeit | 515 MPa (74,7 ksi) | 585 MPa (84,8 ksi) | 505 MPa (73,2 ksi) | 580 MPa (84,1 ksi) |
| Streckgrenze | 205 MPa (29,7 ksi) | 255 MPa (37,0 ksi) | 215 MPa (31,2 ksi) | 290 MPa (42,1 ksi) |
| Rockwell-Härte | 92 HRB | 90 HRB | 70 HRB | 79 HRB |
| Schweißeignung | Gut | Gut | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet |
| Kosten | Niedrig | Niedrig | Niedrig | Höher als 304 |
| Anwendungen | Federn, Autoteile, Unterlegscheiben | Chemische Geräte, Utensilien, Lebensmittelverarbeitung | Lebensmittelausrüstung, Architektur | Meeresumgebungen, chemische und medizinische Geräte |
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Rostet Edelstahl 301?
Edelstahl 301 ist rostbeständig, kann jedoch bei unsachgemäßer Pflege in rauen Umgebungen korrodieren, da er im Vergleich zu anderen Edelstahlsorten einen geringeren Chromgehalt aufweist.
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Ist Edelstahl 301 magnetisch?
Ja, Edelstahl 301 ist magnetisch, insbesondere nachdem er kaltbearbeitet wurde.
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Ist Edelstahl 301 lebensmittelecht?
Ja, Edelstahl 301 kann für Lebensmittelanwendungen verwendet werden, ist aber aufgrund seines höheren Kohlenstoffgehalts weniger gebräuchlich als Edelstahl 304, was ihn in bestimmten Lebensmittelumgebungen anfälliger für Korrosion machen kann. Für Lebensmittelanwendungen wird normalerweise Edelstahl 304 bevorzugt.
Ist Edelstahl 301 von medizinischer Qualität?
Edelstahl 301 gilt normalerweise nicht als medizinisch geeignet. In medizinischen Anwendungen wird normalerweise Edelstahl 316 bevorzugt, da dieser korrosionsbeständiger und biokompatibeler ist. Edelstahl 301 wird häufiger in nicht-medizinischen Industrieanwendungen verwendet.
Zusammenfassung & Sonstiges
In diesem Artikel werden kurz die Definition, Zusammensetzung, Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen und andere wichtige Aspekte von Edelstahl 301 erläutert. Weitere Informationen zu Edelstahl oder anderen Stahlsorten finden Sie unter unser Blog oder Kontakt zu unseren Metallspezialisten.
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