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Rostfreier Stahl 304: Definition, Zusammensetzung, Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen und mehr
- John
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Was ist rostfreier Stahl 304?
304 stainless steel, also called A2 or 18/8, is a type of austenitic stainless steel with a face-centered cubic (FCC) crystal structure, primarily composed of 18% chromium and 8% nickel. It conforms to the ASTM A240 standard with equivalent grades like 1.4301 (EN) and SUS304 (JIS). 304 stainless steel is known for its better corrosion resistance than regular steel and is non-magnetic. Common applications include kitchen equipment, chemical containers, and architectural structures. It is typically processed through cold working and cannot be heat treated.
Wer hat Edelstahl 304 entwickelt?
Der rostfreie Stahl 304 wurde 1924 von W.H. Hatfield entwickelt, als er in den Firth Brown Laboratories in Sheffield, England, arbeitete. Hatfield baute auf den früheren Arbeiten von Harry Brearley auf, der Pionierarbeit in Sachen rostfreier Stahl geleistet hatte. Er entwickelte eine Stahllegierung mit 18% Chrom und 8% Nickel, die heute als rostfreier Stahl 18/8 bekannt ist. Diese Legierung, die später als Edelstahl 304 bezeichnet wurde, wurde zunächst unter dem Handelsnamen Staybrite 18/8" vermarktet. Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit wurde er zu einem der am häufigsten verwendeten nichtrostenden Stähle.
Chemische Zusammensetzung von rostfreiem Stahl 304
Die chemische Zusammensetzung von Edelstahl 304 finden Sie in der folgenden Tabelle:
| Eisen, Fe | Chrom, Cr | Nickel, Ni | Mangan, Mn | Silizium, Si | Kohlenstoff, C | Stickstoff, N | Phosphor, P | Schwefel, S |
| Bilanz | 18-20% | 8-10.5% | ≤2.0% | ≤1,0% | ≤0,08% | ≤0,10% | ≤0,045% | ≤0,03% |
Eigenschaften von rostfreiem Stahl 304
Hier sind drei wichtige Gründe, die Edelstahl 304 einzigartig machen:
- Hohe Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegen Rost und Fleckenbildung.
- Langlebig, stark und leicht zu komplexen Formen schweißbar.
- Aufgrund seiner Vielseitigkeit wird er in verschiedenen Branchen eingesetzt.
Physikalische Eigenschaften
In der nachstehenden Tabelle finden Sie die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Edelstahl 304:
| Eigentum | Typischer Wert (metrisch/imperial) | Leistung |
| Dichte | 8,00 g/cm³ (0,289 lb/in³) | Die hohe Dichte sorgt für gute Haltbarkeit und Festigkeit. |
| Schmelzpunkt | 1400-1455°C (2550 - 2650 °F) | Durch den hohen Schmelzpunkt ist es für Hochtemperaturanwendungen geeignet. |
| Wärmeleitfähigkeit (100°C) | 16,2 W/m-K (9,36 BTU/hr-ft-°F) | Eine mäßige Wärmeleitfähigkeit sorgt für eine gute Wärmeableitung. |
| WAK, linear (20℃) | 17,3 µm/m-°C (9,61 μin/in-°F) | Die geringe thermische Ausdehnung minimiert die Verformung bei Temperaturänderungen. |
| Spezifische Wärmekapazität (0-100°C) | 500 J/kg-K (0,12 BTU/lb-°F) | Hoch; geeignet für Anwendungen mit Wärmeaustausch oder thermischer Stabilität. |
| Elektrische Leitfähigkeit | 2,5 % IACS | Eine geringe elektrische Leitfähigkeit ist für bestimmte elektronische Anwendungen von Vorteil. |
| Magnetische Eigenschaften | Im Allgemeinen nicht magnetisch | Die nichtmagnetische Beschaffenheit ist in Umgebungen nützlich, in denen Magnetismus stören kann. |
*CTE, Linear bezieht sich auf den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Mechanische Eigenschaften
In der nachstehenden Tabelle finden Sie die wichtigsten mechanischen Eigenschaften von rostfreiem Stahl 304:
| Mechanische Eigenschaften | Wert (metrisch/imperial) | Leistung |
| Zugfestigkeit | 505 MPa (73,2 ksi) | Mäßig; gute Zugfestigkeit im Vergleich zu Baustahl |
| Streckgrenze | 215 MPa (31,2 ksi) | Mäßig; etwas niedriger als unlegierter Stahl, typisch für nichtrostenden Stahl |
| Brinell-Härte | 123 HB | Mäßig; zeigt durchschnittliche Verschleißfestigkeit und Verformbarkeit an |
| Rockwell-Härte | 70 HRB | |
| Vickers-Härte | 129 HV | |
| Dehnung beim Bruch | 70% | Sehr hoch; ausgezeichnete Duktilität im Vergleich zu Baustahl |
| Elastizitätsmodul | 193 GPa (28 msi) | Hoch; steifer als Aluminiumlegierungen, etwas niedriger als Kohlenstoffstahl |
Chemische Eigenschaften
In der nachstehenden Tabelle finden Sie die wichtigsten chemischen Eigenschaften von Edelstahl 304:
| Chemisches Eigentum | Beschreibung | Leistung |
| Korrosionsbeständigkeit | Widerstandsfähigkeit gegen die Verschlechterung durch chemische Reaktionen | Ausgezeichnet; vielen Stählen überlegen, aber in chloridreichen Umgebungen weniger wirksam als Edelstahl 316 |
| pH-Empfindlichkeit | Reaktion auf unterschiedliche pH-Werte | Behält seine Stabilität über einen breiten pH-Bereich bei; vielseitig einsetzbar für verschiedene Anwendungen |
| Reaktivität | Neigung zu chemischer Reaktion | Gering; reagiert nicht leicht mit den meisten Substanzen |
| Oxidationsbeständigkeit | Widerstandsfähigkeit gegen die Bildung von Oxiden | Hoch; bildet aufgrund des hohen Chromgehalts eine schützende Oxidschicht |
| Passivierung | Bildung einer Schutzschicht | Hoch; passiviert gut; verbessert die Korrosionsbeständigkeit |
| Brennbarkeit | Fähigkeit, Feuer zu fangen | Nicht brennbar |
| Entflammbarkeit | Fähigkeit zur Aufrechterhaltung der Verbrennung | Nicht entflammbar |
Hitze- und Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl 304
Hitzebeständigkeit
Edelstahl 304 weist eine gute Hitzebeständigkeit auf, mit einem intermittierenden Betrieb bis zu 870°C und einem Dauerbetrieb bis zu 925°C. Ein Dauereinsatz im Temperaturbereich von 425°C - 860°C wird jedoch wegen der Gefahr von Karbidausscheidungen nicht empfohlen.
In diesem Fall ist 304L vorzuziehen, insbesondere wenn geschweißt werden muss, da es aufgrund des geringeren Kohlenstoffgehalts gegen Karbidausscheidungen beständig ist. Wenn eine hohe Festigkeit bei 500°C - 800° erforderlich ist, ist 304H die bessere Wahl.
Korrosionsbeständigkeit
304 stainless steel has good Korrosionsbeständigkeit. It resists rusting and corrosion in many environments, including in damp air, fresh water, and mild chemicals.
Edelstahl 304 kann jedoch unter rauen Bedingungen korrodieren. Er ist anfällig für Lochfraß und Spaltkorrosion in chloridreichen Umgebungen, wie Meerwasser oder salzhaltiger Luft. Außerdem kann es zu Spannungsrisskorrosion kommen, wenn er hohen Temperaturen über 60 °C in Verbindung mit Chloriden ausgesetzt wird.
Verarbeitung von Edelstahl 304
Bildung von
Der nichtrostende Stahl 304 lässt sich aufgrund seines austenitischen Gefüges leicht umformen und kann stark verformt werden. Sein niedriger Kohlenstoffgehalt trägt auch dazu bei, dass er während der Umformung nicht spröde wird.
Edelstahl 304 kann bei Temperaturen zwischen 900°C und 1180°C (1650°F und 2150°F) warmgeformt werden. Nach einer umfangreichen Warmumformung muss er möglicherweise geglüht werden, um Spannungen abzubauen und seine Korrosionsbeständigkeit zu erhalten. Durch Kaltumformung werden seine Festigkeit und Härte ohne Wärmebehandlung erhöht.
Schweißen
Edelstahl 304 ist aufgrund seiner austenitischen Struktur leicht zu schweißen und eignet sich gut für gängige Schweißverfahren wie WIG-, MIG- und Widerstandsschweißen.
Der am häufigsten verwendete Schweißzusatzwerkstoff für das Schweißen von rostfreiem Stahl 304 ist der rostfreie Stahl 308L. Dieser Zusatzwerkstoff entspricht der Zusammensetzung von 304 und bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit. Ein Glühen nach dem Schweißen ist in der Regel nicht erforderlich, es sei denn, die Schweißnaht ist einer sehr rauen, korrosiven Umgebung ausgesetzt oder es besteht die Gefahr von Spannungsrisskorrosion.
Bearbeitung
Nichtrostender Stahl 304 ist mäßig bearbeitbar. Er ist nicht so leicht zu bearbeiten wie Kohlenstoffstahl, mit einer Bearbeitbarkeit von etwa 45-55% derjenigen von frei bearbeitbarem Kohlenstoffstahl. Er ist jedoch immer noch besser als einige andere nichtrostende Stähle, wie 316.
Bei der Bearbeitung von 304 ist es wichtig, seine Neigung zur Kaltverfestigung zu berücksichtigen. Das bedeutet, dass das Material beim Schneiden härter wird, was den Prozess erschweren und zu Werkzeugverschleiß führen kann. Die Verwendung scharfer Werkzeuge und geeigneter Schnittgeschwindigkeiten kann hier Abhilfe schaffen. Auch die Kühlung ist von entscheidender Bedeutung, um Überhitzung zu vermeiden, die die Härte weiter erhöhen und Oberflächenprobleme verursachen kann. Eine ordnungsgemäße Schmierung kann die Reibung verringern und die Lebensdauer der Werkzeuge erhöhen.
Wärmebehandlung
Edelstahl 304 kann nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden. Eine höhere Härte erreicht er durch Kaltbearbeitung. Bei der Wärmebehandlung wird geglüht, um Spannungen abzubauen und die Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen. Der typische Wärmebehandlungsprozess ist:
- Lösungsglühen: Auf 1010–1120 °C (1850–2050 °F) erhitzen, anschließend schnell abkühlen (normalerweise durch Abschrecken in Wasser). Dadurch werden Carbide aufgelöst und die austenitische Struktur der Legierung bleibt erhalten.
- Stressabbau: Bei Bedarf kann dies bei niedrigeren Temperaturen (ca. 450–600 °C) erfolgen, um Verzerrungen und innere Spannungen zu minimieren.
Vorteile und Nachteile von rostfreiem Stahl 304
Hier sind die Vorteile und der Nutzen von rostfreiem Stahl 304:
- Hohe Widerstandsfähigkeit gegen Rost und Korrosion, insbesondere in alltäglichen Umgebungen.
- Leicht zu formen und zu modellieren, so dass es für eine Vielzahl von Designs geeignet ist.
- Leicht schweißbar für effiziente Verarbeitungs- und Verbindungsprozesse.
- Sicher und sauber, perfekt für Lebensmittel und medizinische Zwecke.
- Erschwinglich und weithin verfügbar, was es zu einer beliebten Wahl macht.
Hier sind die Nachteile und Einschränkungen von Edelstahl 304:
- Anfällig für Lochfraß und Spaltkorrosion in chloridhaltiger Umgebung.
- Schlechtes Verhalten bei sehr hohen Temperaturen.
- Kann unter Belastung in bestimmten Umgebungen reißen, insbesondere in Gegenwart von Chloriden.
- Nicht stark genug für schwere Anwendungen ohne zusätzliche Bearbeitung.
- Schwerer zu bearbeiten als Kohlenstoffstahl, was die Herstellungskosten erhöhen kann.
Häufige Anwendungen von Edelstahl 304
In der nachstehenden Tabelle finden Sie eine kurze Übersicht über die häufigsten Anwendungen:
| Industrie | Anmeldung | Warum es passt |
| Essen & Trinken | Küchenspülen, Lebensmittelverarbeitungsanlagen, Brauerei-Tanks, Molkereianlagen | Korrosionsbeständig, leicht zu reinigen, nicht reaktiv, hält die Hygiene aufrecht, widersteht der Reinigung |
| Medizinische | Chirurgische Instrumente, Krankenhausausrüstung, orthopädische Implantate, zahnmedizinische Werkzeuge | Hohe Korrosionsbeständigkeit, Sterilisierbarkeit, Biokompatibilität, Langlebigkeit, leicht zu erhaltende Hygiene |
| Automobilindustrie | Auspuffanlagen, Zierleisten und Formteile, Kraftstofftanks, Motorteile | Hitzebeständig, korrosionsbeständig, attraktive Oberfläche, bewahrt die strukturelle Integrität |
| Bauwesen | Architektonische Paneele, Handläufe, Aufzugstüren, Befestigungselemente | Korrosionsbeständig, bewahrt das Aussehen, langlebig, wartungsarm, widerstandsfähig gegen Umweltschäden |
Äquivalente Qualitäten von Edelstahl 304 in verschiedenen Ländern und Regionen
Here are some common equivalent grades of SS 304 in different countries and regions:
| Land | Norm/Spezifikation | Äquivalente Note |
| China | GB/T 3280 | 0Cr18Ni9 |
| USA | ASTM A240 | 304 |
| Deutschland | DIN EN 10088-2 | 1.4301 (X5CrNi18-10) |
| Russland | GOST 5632 | 08Х18Н10 |
| Europa | EN 10088-2 | X5CrNi18-10 (1.4301) |
| Japan | JIS G4303 | SUS 304 |
| UK | BS 1449 | 304S15, 304S16, 304S31 |
Varianten von Edelstahl 304
Nachfolgend sind einige der gängigen Varianten von Edelstahl 304 aufgeführt:
| Variante | Was ist das? | Warum könnte es anstelle von 304 gewählt werden? | Typische Anwendung |
| 304L | Kohlenstoffarme Version von 304 | Bessere Korrosionsbeständigkeit nach dem Schweißen | Chemische Verarbeitung, Rohrleitungen |
| 304H | Kohlenstoffreiche Version von 304 | Bessere Hochtemperaturfestigkeit | Kraftwerke, Kessel |
| 304N | Stickstoffverstärkter 304 | Höhere Festigkeit und Zähigkeit | Strukturelle Anwendungen |
| 304LN | Stickstoffverstärkter, kohlenstoffarmer 304 | Verbesserte Schweißbarkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit | Kryogene Behälter, Wärmetauscher |
*Anmerkung:
- 304L enthält ≤0,03% Kohlenstoff, während 304H 0,040 – 0,10 % Kohlenstoff enthält.
- Bestimmte Produkte werden möglicherweise als „doppelt zertifizierte“ Materialien wie 304/304L angeboten, die sowohl die Anforderungen an mechanische Festigkeit als auch an Korrosionsbeständigkeit erfüllen.
- 304L lässt sich aufgrund des geringeren Kohlenstoffgehalts ohne Glühen nach dem Schweißen leichter schweißen, was seine Eignung für die Verarbeitung verbessert. 304H mit höherem Kohlenstoffgehalt kann bei einigen Umformungsprozessen spröder sein.
- 304LN weist bei extrem niedrigen Temperaturen eine bessere Leistung auf als herkömmlicher 304-Edelstahl.
Unterschied zwischen Edelstahl 304 und Edelstahl 316
The major difference between 304 and 316 stainless steel lies in their composition, which leads to different corrosion resistance, applications, and cost. Check the table below for a quick comparison:
| Eigentum | 304 | 316 |
| Chemische Zusammensetzung | Cr: 18-20%, Ni: 8-10.5% | Cr: ≤ 18%, Ni: ≤ 14%, Mo: ≤ 3% |
| Korrosionsbeständigkeit | Allgemeine Beständigkeit, geeignet für normale Umgebungen | Höhere Beständigkeit, insbesondere in Chlorid- und Meeresumgebungen |
| Anwendungen | Küchenutensilien, Autoverkleidungen, Baumaterialien usw. | Chemische, maritime, pharmazeutische Ausrüstung usw. |
| Kosten | Unter | Höher |
Was Sie auch interessieren könnte
Nachdem Sie nun ein tieferes Verständnis von Edelstahl 304 haben, gibt es noch einige allgemeine Probleme, die Ihre Aufmerksamkeit verdienen:
Kann Edelstahl 304 rosten?
Yes, 304 stainless steel can Rost under certain conditions, such as exposure to saltwater, chlorine, or acidic environments.
Läuft rostfreier Stahl 304 an?
No, 304 stainless steel does not typically tarnish. It is resistant to tarnishing due to its chromium content, which forms a protective oxide layer on the surface. However, it may lose its luster if exposed to harsh chemicals or poor maintenance.
Verkratzt rostfreier Stahl 304 leicht?
Yes, 304 stainless steel can scratch relatively easily. It’s not hard enough because of its relatively low carbon content and lack of hardness-increasing elements like molybdenum or vanadium. The softer surface can be marked by abrasive materials, rough handling, or contact with harder objects.
Ist rostfreier Stahl 304 lebensmittelecht?
Ja, rostfreier Stahl 304 ist lebensmittelecht. Er wird häufig für Küchengeräte, Kochgeschirr und Geräte zur Lebensmittelverarbeitung verwendet, weil er nicht reaktiv ist, korrosionsbeständig und keine schädlichen Stoffe in die Lebensmittel auslaugt.
Was ist besser: Edelstahl 304 oder 316?
It depends on specific requirements. 316 stainless steel is better than 304 for harsher environments due to its added molybdenum, which provides greater corrosion resistance. However, 304 is more commonly used and is sufficient for many general-purpose applications where extreme corrosion resistance isn’t necessary.
SteelPRO Group Stainless Steel Stocking
SteelPRO Group covers most of the commonly used stainless steel grades in various shapes:
- Austenitic: 304, 316, 317, 321, 904, etc.
- Ferritic: 409, 430, etc.
- Martensitic: 420, 431, 439, etc.
- Duplex: 2205, 2507, etc.
- Precipitation Hardening: 17-4PH, 17-7PH, etc.
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