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Rostfreier Stahl 416: Definition, Zusammensetzung, Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen und mehr
- John
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Was ist rostfreier Stahl 416?
416 ist eine Serie 400 martensitischer rostfreier Stahl der von allen nichtrostenden Stählen die beste Bearbeitbarkeit bietet (85%) und hauptsächlich aus Chrom, Mangan und Schwefel besteht. Der Werkstoff entspricht der Norm ASTM A582 und ist gleichwertig mit EN 1.4005 (X12CrS13) und UNS S41600. Seine hervorragende Zerspanbarkeit ist auf den hohen Schwefelgehalt zurückzuführen, wodurch er sich besonders für Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen eignet. Durch den Schwefelzusatz werden jedoch auch seine Umformbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit verringert. Zu den üblichen Anwendungen gehören Bauteile wie Schrauben, Bolzen und Pumpenwellen, bei denen eine leichte Bearbeitbarkeit und mäßige Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind.
Chemische Zusammensetzung von rostfreiem Stahl 416
Die chemische Zusammensetzung des rostfreien Stahls 416 ist nachstehend aufgeführt:
| Kohlenstoff, C | Chrom, Cr | Mangan, Mn | *Nickel, Ni | *Molybdän, Mo | Phosphor, P | Silizium, Si | Schwefel, S |
| ≤ 0,15 % | 13 % | ≤ 1,25 % | ≤1,0% | ≤ 0,60 % | ≤ 0,060 % | ≤ 1,0 % | ≥ 0,15 % |
*Nickel & *Molybdän: zusätzliche Optionen
Eigenschaften von rostfreiem Stahl 416
Hier sind drei wichtige Gründe, die den rostfreien Stahl 416 einzigartig machen:
- Gute Bearbeitbarkeit, daher leicht zu schneiden und zu formen.
- Kann zur Erhöhung von Härte und Festigkeit wärmebehandelt werden.
- Gute Verschleißfestigkeit, geeignet für mechanische Teile.
Physikalische Eigenschaften
Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften des rostfreien Stahls 416 finden Sie in der nachstehenden Tabelle:
| Eigentum | Typischer Wert | Leistung |
| Dichte | 7,80 g/cm³ (0,282 lb/in³) | Hohe Dichte, stark und langlebig |
| Schmelzpunkt | 1480-1530 °C (2700-2790 °F) | Hoher Schmelzpunkt, geeignet für hohe Temperaturen |
| WAK, linear (0-100°C/32-212°F) | 9,9 μm/m-°C (5,50 μin/in-°F) | Mäßige thermische Ausdehnung |
| Spezifische Wärmekapazität (0-100°C/32-212°F) | 460 J/kg-K (0,110 BTU/lb-°F) | Gute Wärmekapazität, effektiv für die Wärmespeicherung |
| Wärmeleitfähigkeit (bei 100°C/212°F) | 24,9 W/m-K (172 BTU-in/h-ft²-°F) | Gute Wärmeleitfähigkeit, effiziente Wärmeübertragung |
| Elektrische Leitfähigkeit | 23% IACS (23% IACS) | Mäßige elektrische Leitfähigkeit |
| Elektrischer Widerstand (bei 20°C/68°F) | 43 μΩ-cm (43 μΩ-cm) | Mäßiger elektrischer Widerstand |
Mechanische Eigenschaften
Die wichtigsten mechanischen Eigenschaften des rostfreien Stahls 416 sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:
| Temperatur (°C) | Zugfestigkeit (MPa/ksi) | Streckgrenze (MPa/ksi) | Brinell-Härte (HRB) | Rockwell-Härte (HRC) | Vickers-Härte (HV) | Bruchdehnung (%) | Elastizitätsmodul (GPa/msi) |
| 150 | 1310/190 | 983/143 | 365 | 39.5 | 383 | 9 | 200/29 |
| 260 | 1295/187.8 | 962/140 | 360 | 39 | 378 | 9.5 | 200/29 |
| 370 | 1260/183 | 962/140 | 360 | 39 | 378 | 14 | 200/29 |
| 480 | 1185/171.9 | 962/140 | 360 | 39 | 378 | 16 | 200/29 |
| 540 | 1080/157 | 895/130 | 318 | 34 | 332 | 13 | 200/29 |
| 595 | 865/125 | 740/107 | 266 | 26 | 275 | 17 | 200/29 |
| 650 | 796/115 | 670/97.2 | 253 | 23.5 | 260 | 17.5 | 200/29 |
| 705 | 741/107 | 600/87 | 237 | 20 | 242 | 20 | 200/29 |
Chemische Eigenschaften
Die wichtigsten chemischen Eigenschaften des rostfreien Stahls 416 finden Sie in der nachstehenden Tabelle:
| Chemisches Eigentum | Beschreibung | Leistung |
| Korrosionsbeständigkeit | Korrosionsbeständigkeit in unterschiedlichen Umgebungen. | Mäßig; niedriger im Vergleich zu austenitischen Sorten wie 304, besser als Kohlenstoffstahl. |
| pH-Empfindlichkeit | Reaktion auf saure oder basische Umgebungen. | Empfindlich gegenüber sauren Bedingungen; funktioniert besser in neutralen oder leicht alkalischen Umgebungen. |
| Reaktivität | Neigung zu chemischen Reaktionen. | Geringe Reaktivität in milden Umgebungen; neigt bei Chloriden zu Lochfraß. |
| Oxidationsbeständigkeit | Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation bei erhöhten Temperaturen. | Angemessen; besser als Kohlenstoffstahl, aber schlechter als höher legierter Edelstahl. |
| Passivierung | Fähigkeit, eine schützende Oxidschicht zu bilden. | Mäßig; bildet eine Chromoxidschicht, aber weniger stabil als höherwertige Chromlegierungen. |
| Brennbarkeit | Fähigkeit, unter normalen Bedingungen Feuer zu fangen. | Nicht brennbar; brennt unter Standardbedingungen nicht. |
| Entflammbarkeit | Wahrscheinlichkeit der Entzündung oder Unterstützung der Verbrennung. | Nicht entflammbar; widerstandsfähig gegen Entzündung in allen praktischen industriellen Szenarien. |
Hitze- und Korrosionsbeständigkeit von rostfreiem Stahl 416
Hitzebeständigkeit
Die Edelstahlsorte 416 bietet eine mäßige Hitzebeständigkeit, sollte aber bei hohen Temperaturen mit Vorsicht verwendet werden.
Es kann im Dauerbetrieb bei bis zu 650 °C und im intermittierenden Betrieb bei bis zu 760 °C ziemlich gut gegen Verzunderung widerstehen. Die Zugfestigkeit, die Kriechbeständigkeit und das Zeitstandverhalten nehmen jedoch bei relativ niedrigen Temperaturen rasch ab. Außerdem erhöht der hohe Schwefelgehalt die Anfälligkeit für Heißrissbildung.
Daher wird Edelstahl 416 in der Regel nicht für Hochtemperaturanwendungen empfohlen. Auch für den Einsatz unter Null Grad ist er ungeeignet, da seine Schlagzähigkeit deutlich abnimmt.
Korrosionsbeständigkeit
Die Edelstahlsorte 416 weist im Vergleich zu vielen anderen Edelstahlsorten, einschließlich austenitischer, ferritischer und anderer martensitischer Sorten, eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf. Der höhere Schwefelgehalt verbessert zwar die Bearbeitbarkeit, erhöht aber auch die Korrosionsanfälligkeit.
Der rostfreie Stahl 416 eignet sich gut für trockene und leicht korrosive Umgebungen, aber nicht für Chlorid- oder Meeresbedingungen. Seine Korrosionsbeständigkeit ist am besten, wenn der Stahl gehärtet und angelassen ist und nicht im geglühten Zustand.
Um die schützende Chromoxidschicht zu erhalten, ist eine ordnungsgemäße Oberflächenbehandlung entscheidend. Dazu gehören die Passivierung, die Entfernung von Fremdkörpern und die Gewährleistung einer freien Sauerstoffzirkulation auf der Oberfläche, um Rost zu verhindern.
Verarbeitung von rostfreiem Stahl 416
Bildung von
Der rostfreie Stahl 416 ist aufgrund seines hohen Schwefelgehalts schlecht umformbar, was die Zerspanbarkeit erhöht, aber die Duktilität verringert. Er neigt bei der Umformung zur Rissbildung, weshalb aggressive Techniken vermieden werden sollten.
Vorwärmen und die Verwendung von Schmiermitteln können das Risiko von Rissen verringern, aber das Material eignet sich besser für die spanende Bearbeitung als für eine komplexe Umformung. Wenn eine Umformung notwendig ist, kann eine Wärmebehandlung nach der Umformung erforderlich sein, um die Festigkeit und Härte wiederherzustellen.
Schweißen
Nichtrostender Stahl 416 wird wegen seines hohen Schwefelgehalts im Allgemeinen nicht zum Schweißen empfohlen. Dies macht das Material anfällig für Rissbildung, entweder während oder nach dem Schweißen. Schwefel kann zu Heißrissbildung führen, während die Härtungseigenschaften des Stahls Kaltrissbildung verursachen können.
Wenn Schweißen unvermeidlich ist, sind besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich. Das Vorwärmen des Stahls auf 200-300°C hilft, das Risiko von Rissen zu verringern. Auch die Wahl des richtigen Zusatzwerkstoffs ist entscheidend. Für eine hohe Festigkeit werden häufig Elektroden mit niedrigem Wasserstoffgehalt wie 410 verwendet. Für mehr Flexibilität in der Schweißnaht eignen sich austenitische rostfreie Schweißzusätze wie die Sorte 308.
Es ist wichtig, die Wärmezufuhr während des Schweißens niedrig zu halten, um eine zu starke Verdünnung mit dem Zusatzwerkstoff zu vermeiden. Nach dem Schweißen sollte die Abkühlung langsam erfolgen, um Spannungen zu minimieren. Nach dem Schweißen können Behandlungen wie Glühen oder Spannungsarmglühen erforderlich sein, um die Eigenschaften des Materials wiederherzustellen.
Bearbeitung
Der nichtrostende Stahl 416 lässt sich hervorragend zerspanen. Er wurde speziell als frei zerspanbare Sorte entwickelt und ist damit die beste Option unter den martensitischen nichtrostenden Stählen der 400er-Reihe für Zerspanungsaufgaben. Seine Leistung in diesem Bereich ist sogar besser als die der Sorte 303, eines austenitischen rostfreien Stahls, der frei zerspant werden kann.
Bearbeitungen wie Drehen, Bohren und Fräsen lassen sich mit 416 problemlos durchführen, sofern die richtigen Werkzeuge und Maschineneinstellungen verwendet werden. Die beste Bearbeitbarkeit wird erreicht, wenn sich der Stahl im subkritischen, geglühten Zustand befindet, was den Verschleiß der Werkzeuge verringert und die Präzision verbessert.
Wärmebehandlung
Der nichtrostende Stahl 416 hat eine mäßige Härtbarkeit, d. h. er kann durch Wärmebehandlung gehärtet werden, allerdings nur bis zu einer bestimmten Tiefe. Sein relativ niedriger Kohlenstoffgehalt (ca. 0,15%) begrenzt die maximal erreichbare Härte, was auch dazu beiträgt, die Kernzähigkeit zu erhalten.
- Vollständiges Glühen
- 30 Minuten lang auf 815-900°C erhitzen.
- Kühlen Sie mit einer Geschwindigkeit von 30°C pro Stunde, gefolgt von Luftkühlung.
- Subkritisches Glühen
- Auf 650-760°C erhitzen.
- Nach dem Erhitzen abkühlen lassen.
- Aushärtung
- Erhitzen auf 925-1010°C.
- In Öl abschrecken.
- Temperieren, wobei der Bereich von 400-580°C vermieden werden sollte, um eine schlechte Duktilität zu vermeiden.
Vorteile und Nachteile von rostfreiem Stahl 416
Hier sind die Vorteile und der Nutzen von rostfreiem Stahl 416:
- Hervorragende Bearbeitbarkeit, da es sich leicht formen und schneiden lässt.
- Kann zur Erhöhung der Härte und Haltbarkeit wärmebehandelt werden.
- Hohe Festigkeit, die es ermöglicht, schweren Lasten standzuhalten.
- Kostengünstig im Vergleich zu anderen nichtrostenden Stählen.
- Gute Korrosionsbeständigkeit, geeignet für milde Umgebungen.
Hier sind die Nachteile und Einschränkungen von rostfreiem Stahl 416:
- Geringere Korrosionsbeständigkeit als andere nichtrostende Stähle wie 304 oder 316.
- Im gehärteten Zustand spröde, was bei hoher Belastung zu Rissbildung führen kann.
- Nicht ideal für marine oder chloridreiche Umgebungen.
- Geringere Zähigkeit bei niedrigeren Temperaturen, daher weniger geeignet für kalte Umgebungen.
- Begrenzte Schweißbarkeit aufgrund des hohen Schwefelgehalts.
Häufige Anwendungen von Edelstahl 416
Edelstahl 416 eignet sich gut für Anwendungen, die eine gute Bearbeitbarkeit, mäßige Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit erfordern, z. B. für Schrauben, Bolzen und Zahnräder. Er wird häufig für Teile verwendet, die leicht bearbeitet werden müssen.
In der nachstehenden Tabelle finden Sie eine kurze Übersicht über die häufigsten Anwendungen:
| Industrie | Anmeldung | Warum es passt |
| Automobilindustrie | Zahnräder, Wellen, Bolzen, Ventilkomponenten | Hohe Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, gute Festigkeit |
| Luft- und Raumfahrt | Ventilteile, Buchsen, Bolzen, Befestigungselemente | Hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit |
| Industrielle Maschinen | Pumpenschäfte, Schrauben, Spindeln, Lager | Gute Verschleißfestigkeit, Bearbeitbarkeit, Hitzebeständigkeit |
| Medizinische Instrumente | Chirurgische Werkzeuge, Dentalbohrer, Befestigungselemente, Griffe | Korrosionsbeständigkeit, leichte Sterilisierbarkeit, hohe Festigkeit |
| Öl und Gas | Ventilkomponenten, Pumpenschäfte, Schrauben, Kupplungen | Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit und Haltbarkeit in rauen Umgebungen |
| Ausrüstung für die Lebensmittelverarbeitung | Klingen, Schrauben, Düsen, Mischerschäfte | Korrosionsbeständigkeit, leicht zu reinigen, gute Bearbeitbarkeit |
Äquivalente Güten von nichtrostendem Stahl 416 in verschiedenen Ländern und Regionen
Hier sind einige in verschiedenen Ländern und Regionen gebräuchliche gleichwertige Sorten von SS 416 aufgeführt:
| Land | Norm/Spezifikation | Äquivalente Note |
| EU | EN 10088-1 | X12CrS13 (1.4005) |
| USA | ASTM A582/A582M | 416 |
| Frankreich | NF A35-574 | Z11CF13 |
| England | BS 970-1:1991 | 416S21 |
| Schweden | SS 14 23 80 | 2380 |
Vergleich zwischen 416 und 304 und 316 Edelstahl
In der nachstehenden Tabelle finden Sie einen schnellen Vergleich zwischen den beiden:
| Eigentum | 416 | 304 | 316 |
| Typ | Martensitisch | Austenitisch | Austenitisch |
| Kristallstruktur | Körperzentrierte Kubikform (BCC) | Flächenzentrierter Kubus (FCC) | Flächenzentrierter Kubus (FCC) |
| Chemische Zusammensetzung | Cr: 13%, Mn: ≤ 1,25%, S: ≥ 0,15% | Cr: 18-20%, Ni: 8-10.5% | Cr: ≤ 18%, Mo: ≤ 3%, Ni: ≤ 14% |
| Korrosionsbeständigkeit | Mäßig | Gut | Ausgezeichnet |
| Stärke | Hoch | Mäßig | Mäßig bis hoch |
| Härte | Hoch | Mäßig | Mäßig |
| Schweißeignung | Angemessen bis schlecht | Ausgezeichnet | Gut |
| Magnetische Eigenschaften | Magnetisch | Nicht-magnetisch | Nicht-magnetisch |
| Kosten | Mäßig | Unter | Höher |
| Anwendungen | Besteck, Ventile, chirurgische Instrumente | Küchenausstattung, Rohrleitungen, Kfz-Teile | Marine, chemische Verarbeitung, medizinische Geräte |
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Nun, da Sie ein tieferes Verständnis von nichtrostendem Stahl 416 haben, gibt es immer noch einige allgemeine Probleme, die Ihre Aufmerksamkeit verdienen：
Rostet 416 Edelstahl?
Ja, nichtrostender Stahl 416 kann rosten, da er aufgrund seines höheren Schwefelgehalts für die Bearbeitbarkeit eine geringere Korrosionsbeständigkeit als andere nichtrostende Stähle aufweist. Er ist jedoch immer noch rostbeständiger als normaler Stahl.
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Ist rostfreier Stahl 416 magnetisch?
Ja, rostfreier Stahl 416 ist aufgrund seiner martensitischen Struktur magnetisch.
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Ist 416 Edelstahl lebensmitteltauglich?
Nein, nichtrostender Stahl 416 ist im Allgemeinen nicht lebensmitteltauglich, da sein höherer Schwefelgehalt ihn anfälliger für Korrosion macht. Zu den lebensmitteltauglichen Edelstählen gehören in der Regel 304 und 316, die korrosionsbeständiger und für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sind.
Ist rostfreier Stahl 416 gut für Messer?
Nein, rostfreier Stahl 416 ist nicht ideal für Messer. Er ist für seine gute Bearbeitbarkeit bekannt, besitzt aber nicht die für hochwertige Messerklingen erforderliche Härte und Schnitthaltigkeit. Messer benötigen in der Regel härtere Stähle wie 440C oder 154CM für eine bessere Leistung.
Ist rostfreier Stahl 416 besser als 316?
Das hängt von den spezifischen Anforderungen ab. Edelstahl 316 ist im Allgemeinen besser korrosionsbeständig, insbesondere in maritimen oder chemischen Umgebungen, während Edelstahl 416 leichter zu bearbeiten ist, aber eine geringere Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Was ist der Unterschied zwischen 304 und 416 Edelstahl?
Rostfreier Stahl 304 ist eine austenitische Sorte mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, guter Schweißbarkeit und nichtmagnetischen Eigenschaften. Edelstahl 416 ist eine martensitische Sorte, die sich besser bearbeiten lässt, aber eine geringere Korrosionsbeständigkeit aufweist und magnetisch ist.
Zusammenfassung & Sonstiges
In diesem Artikel werden kurz die Definition, die Zusammensetzung, die Eigenschaften, die Verarbeitungsmerkmale, die Anwendungen und andere wichtige Aspekte des rostfreien Stahls 416 erläutert. Wenn Sie mehr über rostfreien Stahl oder andere Stahlsorten erfahren möchten, lesen Sie unser Blog oder Kontakt zu unseren Metallspezialisten.
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