Was ist 304 Edelstahl

304 Edelstahl ist eine der weltweit am häufigsten verwendeten austenitischen Edelstahlqualitäten, bekannt für seine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Vielseitigkeit.

Aus Eisen, Kohlenstoff, Chrom und Nickel bestehend, dieses Material ist bekannt für seinen etwa 18% Chrom- und 8% Nickelgehalt, der seine bemerkenswerten Korrosionsbeständigkeitseigenschaften bietet.

Entwickelt von W.H. Hatfield im Jahr 1924, 304 Edelstahl wurde ursprünglich als „Staybrite 18/8“ vermarktet. Seine austenitische Struktur macht es nicht magnetisch, und es ist weniger elektrisch und thermisch leitfähig als Kohlenstoffstahl.

Die einzigartige Kombination von Eigenschaften in 304 Edelstahl hat es aufgrund seiner einfachen Formbarkeit in verschiedene Formen und seiner Haltbarkeit zu einer bevorzugten Wahl in verschiedenen Branchen gemacht.

Was ist 304 Edelstahl und seine Geschichte

304 Edelstahl, eine austenitische Edelstahllegierung, ist bekannt für ihre Korrosionsbeständigkeit und ihre einfache Verarbeitung. Dieses Material ist in verschiedenen Branchen aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften allgegenwärtig geworden.

Definition und Klassifikation

304 Edelstahl wird durch seine Zusammensetzung definiert, die mindestens 66,1 % Eisen, 17-20,1 % Chrom und 8-11,1 % Nickel enthält. Es wird als austenitisch klassifiziert Edelstahl, was bedeutet, dass es eine kubisch-flächenzentrierte Kristallstruktur hat, die hervorragenden Korrosionsschutz und Verformbarkeit bietet.

Die spezifischen Zusammensetzungsanforderungen für 304 Edelstahl sind entscheidend für seine Eigenschaften. Der Chromgehalt sorgt für Korrosionsbeständigkeit, während Nickel seine Verformbarkeit und Duktilität verbessert.

Historische Entwicklung und Benennungskonventionen

304 Edelstahl wurde 1924 von W.H. Hatfield bei Firth Brown entwickelt. Seitdem wird es in verschiedenen Branchen weltweit eingesetzt. Es ist unter mehreren Namen und Bezeichnungen bekannt, darunter UNS S30400, SUS304 (JIS G4303), 1.4301 (EN 10088) und 18/8 Edelstahl.

Die verschiedenen Benennungskonventionen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• ISO 15510: X5CrNi18-9
• UNS: S30400
• JIS G4303: SUS304
• EN 10088: 1.4301
• Handelsnamen: 18/8 und 18/10 Edelstahl

Chemische Zusammensetzung von 304 Edelstahl

Das Verständnis der chemischen Zusammensetzung von 304 Edelstahl ist wesentlich, um seine Vielseitigkeit und Leistung zu schätzen. Die Eigenschaften des Legierungs sind weitgehend durch ihre chemische Zusammensetzung bestimmt.

Primäre Elemente: Eisen, Chrom und Nickel

Die Hauptelemente in 304 Edelstahl sind Eisen, Chrom und Nickel. Chromium (18-20%) bildet eine passive Chromoxidschicht, die Korrosionsbeständigkeit bietet. Nickel (8-11%) verbessert die Verformbarkeit und erhält die austenitische Struktur. Eisen ist das Grundmetall und sorgt für Festigkeit und Haltbarkeit.

Kohlenstoffgehalt und seine Varianten (304L und 304H)

Der Kohlenstoffgehalt in 304 Edelstahl beeinflusst seine Eigenschaften erheblich. Der Standard-304-Edelstahl hat einen Kohlenstoffgehalt von ≤ 0,08%. Varianten wie 304L (niedriger Kohlenstoffgehalt) mit ≤ 0,035% Kohlenstoff verhindern Sensibilisierung beim Schweißen, während 304H (hochlegiert) mit 0,04-0,10%-Kohlenstoff bieten optimale Hochtemperaturfestigkeit.

Diese Variationen erfüllen unterschiedliche Anwendungsanforderungen und machen Edelstahl 304 zu einem vielseitigen Material für verschiedene Branchen.

Physikalische und Mechanische Eigenschaften

Das Verständnis der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von 304 Edelstahl ist wesentlich, um seine Eignung für verschiedene Anwendungen zu bestimmen. Diese Eigenschaften spielen eine entscheidende Rolle bei seiner Verwendung in verschiedenen Branchen.

Festigkeit, Härte und Dichte

304 Edelstahl ist durch seine Eigenschaften gekennzeichnet Hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Es kann nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden; stattdessen wird es durch Kaltumformung verstärkt. Die Zugfestigkeit von 304 Edelstahl liegt je nach Zustand zwischen 210 und 1.050 MPa. Es hat eine Dichte von 7.900 kg/m³ und einen Elastizitätsmodul zwischen 183 und 200 GPa. Diese Eigenschaften machen es zu einem vielseitigen Material für eine Vielzahl von Anwendungen.

Wärmeleitfähigkeit und Magnetismus

Die thermischen Eigenschaften von 304 Edelstahl umfassen einen Schmelzpunkt zwischen 1.400 °C und 1.450 °C, eine Wärmeleitfähigkeit von 112 Btu-in/hr-ft²-°F und eine spezifische Wärmekapazität von 0,12 Btu/lb-°F. Es zeigt außerdem eine lineare thermische Ausdehnung von 9,61 µin/in°F. Zusätzlich ist 304 Edelstahl aufgrund seiner Austenitstruktur im Allgemeinen nicht magnetisch, obwohl Kaltverformung einige Magnetismus hervorrufen kann.

Zusammenfassend machen die Kombination aus mechanischen und thermischen Eigenschaften Edelstahl 304 zu einem äußerst vielseitigen Material für verschiedene industrielle und gewerbliche Anwendungen.

Korrosionsbeständigkeitseigenschaften

Die Korrosionsbeständigkeit von 304 Edelstahl wird seinem Chromgehalt zugeschrieben, der eine schützende Oxidschicht auf seiner Oberfläche bildet. Diese Schicht bietet ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Vielzahl von atmosphärischen Umgebungen und vielen korrosiven Medien, wodurch 304 Edelstahl zu einer beliebten Wahl für verschiedene Anwendungen wird.

Allgemeine Korrosionsbeständigkeit

304 Edelstahl zeigt eine ausgezeichnete allgemeine Korrosionsbeständigkeit aufgrund seines Chromgehalts. Das Material ist geeignet für den Einsatz in vielen Umgebungen, in denen korrosive Substanzen vorhanden sind. Es arbeitet gut in einer breites Spektrum an atmosphärischen Bedingungen und ist resistent gegen viele korrosive Medien.

Einschränkungen und Umweltfaktoren

Trotz seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit hat 304 Edelstahl Grenzen. Es ist anfällig für Loch- und Spaltkorrosion in warmen Chlorid-Umgebungen und für Spannungsrisskorrosion über 60 °C (140 °F). Umweltfaktoren wie Temperatur und chemische Exposition können seine Korrosionsbeständigkeit erheblich beeinflussen.

Die folgende Tabelle fasst die Korrosionsbeständigkeitseigenschaften von 304 Edelstahl in verschiedenen Umgebungen zusammen:

Herstellungsprozesse und -formen

Die Herstellung von 304 Edelstahl umfasst eine komplexe Reihe von Prozessen, die Rohstoffe in ein vielseitiges und weit verbreitetes Material verwandeln.

Produktionsmethoden

Der Herstellungsprozess für 304 Edelstahl beginnt mit der Messung der Rohstoffe, einschließlich Eisen, Chrom und Nickel, die anschließend in einem Elektroofen geschmolzen werden. Der Schmelzprozess kann bis zu 12 Stunden dauern, danach wird der Kohlenstoffgehalt durch Vakuum- oder Sauerstoff-Entschwefelung (VOD) angepasst.

Das geschmolzene Stahl wird anschließend gerührt, um eine gleichmäßige Durchmischung der Elemente zu gewährleisten. Der Stahl wird anschließend warm- oder kaltgewalzt, um die gewünschte Form und Eigenschaften zu erreichen. Wärmebehandlung kann angewendet werden, um innere Spannungen abzubauen und die Eigenschaften des Materials zu verbessern.

Verfügbare Formen: Blech, Platte, Stab und Rohr

304 Edelstahl ist in verschiedenen Formen erhältlich, einschließlich Blech (0,018″-0,250″ Dicke), Platte (>0,250″ Dicke), Stange (rund und röhrenförmig) und Rohrleitungen. Diese Formen werden durch verschiedene Verarbeitungstechniken erreicht, wie Warmwalzen, Kaltwalzen und Oberflächenbehandlung.

Die Wahl der Form und des Verarbeitungsverfahrens hängt von der vorgesehenen Anwendung und den erforderlichen Eigenschaften des Materials ab.

Anwendungen und Verwendungen von 304 Edelstahl

Die Vielseitigkeit von 304 Edelstahl zeigt sich in seiner breiten Palette an Anwendungen in verschiedenen Branchen. Seine einzigartige Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Verformbarkeit und ästhetischer Attraktivität macht es zu einem bevorzugten Material für zahlreiche Verwendungen.

Küchen- und Lebensmittelverarbeitungsgeräte

304 Edelstahl wird aufgrund seiner Eigenschaften umfangreich in Küchen- und Lebensmittelverarbeitungsgeräten in Deutschland verwendet. Korrosionsbeständigkeit und die Reinigung erleichtert. Es ist in Spülen, Arbeitsplatten, Geräten, Utensilien und gewerblichen Lebensmittelverarbeitungsgeräten zu finden.

Die Fähigkeit des Materials, verschiedenen Umweltbedingungen standzuhalten, macht es ideal für diese Anwendungen und gewährleistet Haltbarkeit und Hygiene.

Industrielle und Architektur-Anwendungen

In industriellen Umgebungen wird 304 Edelstahl für Maschinenteile, Befestigungselemente und chemische Verarbeitungsausrüstung verwendet. Es wird auch in der Brauerei- und Milchindustrie eingesetzt, aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und der einfachen Desinfizierbarkeit.

Architektonisch wird es für dekorative Elemente, Verkleidungen und strukturelle Komponenten verwendet und zeigt seine Vielseitigkeit über den Einsatz in Küchen und der Lebensmittelverarbeitung hinaus.

Bemerkenswerte Projekte mit 304 Edelstahl

Bemerkenswerte Projekte, die Edelstahl 304 verwendet haben, sind der Gateway Arch in St. Louis, Missouri. Sein Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen, wie bei einigen SpaceX Starship-Komponenten, zeigt weiter seine Eignung für eine Vielzahl von Anwendungen.

Fazit

Mit seiner einzigartigen Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Verformbarkeit und Kosteneffizienz, bleibt Edelstahl 304 eine Top-Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen.

Die Zusammensetzung des Materials, mit 18% chromium und 8% Nickelgehalt, bietet eine hervorragende Balance zwischen Stärke und Korrosionsbeständigkeit. Im Vergleich zu anderen Sorten wie 316, die enthält Molybdän für verbesserten Korrosionsschutz, und 430, das kein Nickel enthält und magnetisch ist, bietet Edelstahl 304 eine vielseitige Lösung.

Seine Anwendungen reichen von Lebensmittelverarbeitungsgeräte zu industriellen Maschinen und architektonischen Elementen, die seine Vielseitigkeit demonstrieren. Die anhaltende Bedeutung von 304 Edelstahl in der modernen Fertigung und im Bauwesen ist ein Beweis für seine ausgezeichnetes Gleichgewicht der Eigenschaften, Verfügbarkeit und Kosteneffizienz.