Ultimativer Leitfaden für die Eigenschaften von Edelstahl 304

Stahl ist eine Legierung, die durch die Vermischung verschiedener unedler Metalle mit bestimmten Legierungselementen entsteht. Es gibt zahlreiche Arten von rostfreiem Stahl mit unterschiedlichen Eigenschaften, die jedoch alle eines gemeinsam haben: den Zusatz von Chrom, der für Korrosionsbeständigkeit sorgt. Eine der bekanntesten Arten von rostfreiem Stahl, der rostfreie Stahl 304, wird in zahlreichen Branchen verwendet.

Dieser Artikel gibt Ihnen einen Überblick über die Eigenschaften von rostfreiem Stahl 304. Dieser Artikel bietet Ihnen eine strukturierte Art, über diese Eigenschaften nachzudenken, damit Sie die wichtigsten Aspekte von Edelstahl 304 leicht verstehen können. Nach dem Falz werden wir kurz auf die Zusammensetzung, die physikalischen Eigenschaften und die mechanischen Eigenschaften eingehen.

Was ist rostfreier Stahl 304?

Edelstahl 304 wird durch die Norm ASTM A240/A240M definiert und umfasst unlegierten, mischkristallverfestigten austenitischen Edelstahl mit mittlerer bis hoher Festigkeit, der typischerweise in Druckbehältern über 260 °C (500 °F) eingesetzt wird. Nichtrostender Stahl 304 ist auch bekannt als "Rostfreier Stahl 18-8", weil es in der Regel 18% Chrom und 8% Nickel nach Masse enthält.

Der rostfreie Stahl 304 ist einer der am häufigsten verwendeten austenitischen rostfreien Stähle. Er hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, Verformbarkeit und mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen. Im geglühten Zustand ist Edelstahl 304 nichtmagnetisch.

304 Stahl Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung von rostfreiem Stahl 304 wird so gesteuert, dass er gute bis sehr gute Eigenschaften hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit aufweist. Nachfolgend ist die Kernzusammensetzung von Edelstahl 304 gemäß der ASTM-Norm aufgeführt.

Eisen	Cr	Ni	C	Mn	Si	P	S
Bilanz	18~20%	8~10.5%	≤0,08%	≤2%	≤1%	≤0,045%	≤0,03%

Einfluss der Zusammensetzung auf die Eigenschaften:

• Korrosionsbeständigkeit: Der hohe Chromgehalt (18-20%) sorgt für die Entwicklung einer selbstreparierenden Chromoxidschicht, die den Stahl in einer Vielzahl von oxidierenden Umgebungen, einschließlich Säuren und atmosphärischer Korrosion, passiviert.
• Austenitisches Gefüge: Der Nickelgehalt (8-10,5%) stabilisiert die kubisch-flächenzentrierte (FCC) austenitische Phase. Dies sorgt für die nichtmagnetischen und guten Duktilitätseigenschaften des Edelstahls 304, selbst bei kryogenen Temperaturen.
• Schweißbarkeit und Festigkeit: Der niedrige Kohlenstoffgehalt (≤0,08%) minimiert die Bildung von Chromkarbiden und die damit verbundene lokale Korrosion in der Wärmeeinflusszone des geschweißten Bereichs.

Eigenschaften von rostfreiem Stahl 304

Das Verständnis der physikalischen und mechanischen Eigenschaften ist für die Untersuchung der Eigenschaften des nichtrostenden Stahls 304 von entscheidender Bedeutung. Dieser Teil befasst sich mit den einzelnen Merkmalen, die die Leistung von nichtrostendem Stahl 304 bestimmen, sowie mit seinem Anwendungsbereich.

Eigentum	Wert
Zugfestigkeit	515 MPa
Streckgrenze	205 MPa
Dehnung	70%
Elastizitätsmodul	193 GPa ~ 200 GPa
Schermodus	86 GPa
Härte	123 HB
Wärmeleitfähigkeit	16,2 W/m-K
Dichte	7,93 g/cm³
Magnetismus	Nichtmagnetisch

Ist Edelstahl 304 magnetisch?

Die Frage des Magnetismus verwirrt die Menschen häufig, wenn es um nichtrostenden Stahl 304 geht. Der wärmebehandelte Zustand von nichtrostendem Stahl 304 weist keine magnetischen Eigenschaften auf. Die Kaltbearbeitung durch Verfahren wie Walzen, Biegen und Formen führt zu Magnetismus, da sie einen Teil des Austenits in die als Martensit bekannte magnetische Phase umwandelt. Ein höherer Grad an Kaltverformung führt zu einer verstärkten Umwandlung des Materials.

Dichte

Die Messung der Dichte von nichtrostendem Stahl 304 ergibt einen Wert von 7,93 g/cm³. Der Dichtewert für austenitische nicht rostende Stähle entspricht diesem spezifischen Wert, der ihre Masseeigenschaften sowie ihre strukturelle Festigkeit bestimmt.

Wärmeleitfähigkeit

Bei 20°C beträgt der Wert der Wärmeleitfähigkeit für Edelstahl 304 16,2 W/(m-K). Edelstahl 304 eignet sich aufgrund seiner Wärmeleitfähigkeitseigenschaften hervorragend für Anwendungen, die eine effiziente Wärmeübertragung in Wärmetauschern und Kesselkomponenten erfordern.

Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit (UTS) von nichtrostendem Stahl 304 erreicht Werte von mindestens 515 MPa. Das Material erfährt bis zu diesem Punkt eine maximale Belastung, bevor es bricht. Die hohe Zugfestigkeit ermöglicht es dem Edelstahl 304, schwere Lasten zu bewältigen, bevor er bricht, was ihn perfekt für den Einsatz in der Konstruktion macht.

Streckgrenze

Die Mindeststreckgrenze von nichtrostendem Stahl 304 beträgt 205 MPa. Das Material beginnt, sich dauerhaft zu verformen, wenn es diesem Spannungsniveau ausgesetzt wird. Nach Überschreiten dieser Schwelle bleibt das Material dauerhaft verformt, wenn die äußere Kraft nachlässt. Konstrukteure verwenden die Streckgrenze als wesentlichen Faktor, um zu verhindern, dass sich Teile verformen, wenn sie betrieblichen Kräften ausgesetzt sind.

Dehnung

Der Dehnungswert von rostfreiem Stahl 304 erreicht 70%, wenn er über eine Messlänge von 50 mm (2 Zoll) gemessen wird. Durch seinen hohen Dehnungsanteil, der eine Verformung vor dem Versagen ermöglicht, weist das Material eine hervorragende Duktilität auf. Anwendungen, die eine Verformung des Materials durch Umformen, Biegen oder Dehnen erfordern, sind aufgrund der Duktilitätseigenschaften des Werkstoffs erfolgreich.

Härte

Die Härtemessung von Edelstahl 304 mittels Brinell-Härteprüfung (HB) zeigt Werte, die 187 nicht überschreiten. Damit erreicht das Material einen doppelten Vorteil, nämlich Verschleißschutz und Verformbarkeit. Edelstahl 304 weist eine angemessene Härte auf, die für viele allgemeine Verwendungszwecke geeignet ist, bei denen eine mäßige Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß erforderlich ist.

Elastizitätsmodul

Der Elastizitätsmodul des Edelstahls 304 liegt zwischen 193 GPa und 200 GPa. Das Material weist aufgrund seines hohen Elastizitätsmoduls eine hohe Steifigkeit und elastische Verformungsbeständigkeit auf. Die Anwendung von Last ermöglicht es dem rostfreien Stahl 304, stabile Strukturen zu erreichen, indem er seine Form beibehält.

Schermodus

Der Schermodul (Steifigkeitsmodul) von nichtrostendem Stahl 304 beträgt 86 GPa. Die Messung der Materialbeständigkeit als Schermodul erfolgt durch die parallele Anwendung von Scherspannungen, die es den Materialschichten ermöglichen, relativ zueinander zu gleiten. Die ausgezeichnete Torsionsfestigkeit von Edelstahl 304 ist auf seinen hohen Schermodul zurückzuführen, der es den Konstrukteuren ermöglicht, starre feste Strukturen zu schaffen, die für Wellen, Befestigungselemente und Rohrleitungen verwendet werden.

Schlagzähigkeit

Die Charpy-Kerbschlagzähigkeitsprüfung zeigt, dass nichtrostender Stahl 304 hervorragende Ergebnisse bei der Bestimmung der Schlagzähigkeitseigenschaften erzielt. Dieses Material absorbiert die Energie bei plötzlichen Aufprallereignissen gut, um Schäden zu verhindern. Die Aufrechterhaltung einer guten Kerbschlagzähigkeit in Anwendungen ist von entscheidender Bedeutung, da die Betriebszuverlässigkeit erreicht werden kann, wenn Sicherheitsprotokolle eingeführt werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die industriellen Anwendungen Edelstahl 304 verwenden, weil das Material zuverlässige physikalische Eigenschaften zusammen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften aufweist. Das Material wird in großem Umfang im Baugewerbe, in der Automobiltechnik, in der Lebensmittelverarbeitung und in der Herstellung medizinischer Geräte eingesetzt, da es im geglühten Zustand nicht magnetisch ist und hervorragende mechanische Eigenschaften wie Duktilität und Schlagzähigkeit aufweist. Die genauen Eigenschaften dienen als Grundlage für die Bestimmung geeigneter Anwendungen für den rostfreien Stahl 304 und verlängern seine Betriebslebensdauer.

Kann Edelstahl 304 rosten?

Inmitten seiner Korrosionsschutzmechanismen stammt die aktive Schicht aus dem rostfreien Stahl 304, weil Chrom die Oberflächenbildung dieser schützenden Oxidschicht fördert. Die schützende Oberflächenschicht bildet einen Schutzschild, der das Metall von schädlichem Sauerstoff, Feuchtigkeit und sauren Substanzen trennt. Die Eigenschaften des rostfreien Stahls 304 können nicht jede Art von Korrosion verhindern, wenn er unter bestimmten Umweltbedingungen eingesetzt wird.

Korrosionsmechanismen

• Bildung einer passiven Schicht: Ein Chromgehalt von mindestens 18% in 304er-Sorten erzeugt durch eine Sauerstoffreaktion eine haftende Oxidschicht, die auch nach einer Oberflächenbeschädigung erhalten bleibt.
• Lochfraßkorrosion: Die hohen Chloridkonzentrationen im Meerwasser zerstören die Oberfläche der Passivschicht, was zu örtlich begrenzter Lochfraßkorrosion führt. Ein erhöhtes Lochfraßrisiko tritt auf, wenn der Chloridgehalt hoch und die Temperatur heiß ist und der Bereich schlecht belüftet ist.
• Spaltkorrosion: Dichte Zwischenräume, wie z. B. Lücken in Verbindungselementen, verhindern das Entweichen von Korrosionsmitteln, wodurch der örtliche Abbau der Passivschicht beschleunigt wird.

Rost Bedingungen

• Umgebungen mit hohem Chlorgehalt: Lochfraßkorrosion tritt in Umgebungen mit einem Chloridgehalt von mehr als 35 ppm auf, wie z. B. bei der Einwirkung von Meerwasser, Salznebel und Tausalzen.
• Schweißnahtverfall: Schweißnahtzerfall tritt auf, wenn die Schweißwärme zu Chromkarbidausscheidungen in der Wärmeeinflusszone führt, die eine Verarmung der Passivschicht und Materialschwäche verursachen.
• Mechanische Beschädigung: Blankes Metall wird zugänglich, wenn unsachgemäße Reinigung, Kratzer auf der Oberfläche oder mechanischer Abrieb auftreten, die den Beginn von Korrosion ermöglichen.

Äquivalente Qualitäten von Edelstahl 304

USA(ASTM)	China（GB）	Japan（JIS）	EU(EN)	Deutschland(DIN)	Russland(GOST)	ISO
304	06Cr19Ni10	SUS304	1.4301	X5CrNi 18-10	08Х18Н10	X5CrNi 18-10

304 vs 304L Edelstahl

Der Hauptunterschied zwischen den Güten 304 und 304L besteht im Kohlenstoffgehalt, da dieser die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls 304 bestimmt.

Unterschiede in der Zusammensetzung

• 304: Kohlenstoffgehalt ≤0,08% (max).
• 304L: Kohlenstoffgehalt ≤0,03% (max).

Korrosionsbeständigkeit

Die Schweißbarkeit von nichtrostendem Stahl 304L verbessert sich, da ein geringerer Kohlenstoffgehalt die Bildung von Chromkarbiden in den wärmebeeinflussten Zonen der Schweißnaht verhindert und somit der interkristallinen Korrosion in chloridhaltigen Umgebungen vorbeugt.

Thermisches Glühen nach dem Schweißen muss bei 304er Stahl routinemäßig durchgeführt werden, um interkristalline Korrosion zu verhindern.

Mechanische Festigkeit

Die Zugfestigkeit von Stahl 304 erreicht ihren höchsten Wert im Temperaturbereich von 800°F und 427°C, da er 0,04 bis 0,10 Prozent Kohlenstoff enthält.

Bei Raumtemperatur ist die Streckgrenze von 304L im Vergleich zu 304 geringfügig niedriger, doch weisen beide Sorten ähnliche Grundfestigkeitseigenschaften auf.

Schweißeignung

Für Schweißkonstruktionen in korrosiven Umgebungen sollte die Stahlsorte 304L verwendet werden, da dieser Werkstoff einen hervorragenden Schutz gegen interkristalline Korrosion aufweist.

Unkritische Schweißkonstruktionen aus dem Werkstoff 304 profitieren von der guten Schweißbarkeit, nachdem ein Nachglühen möglich geworden ist.

Eigentum	Rostfreier Stahl 304	Rostfreier Stahl 304L
Zugfestigkeit	515 MPa	485 MPa
Streckgrenze	205 MPa	170 MPa
Elongaiton	≥ 40%	≥ 40%
Härte	123 HB	123 HB

Anwendungen

304: Dieses Material wird in der Industrie für Lebensmittelausrüstungen und Küchengeräte sowie für Baumaterialien und strukturelle Komponenten verwendet, die durchschnittlichen Korrosionsbereichen ausgesetzt sind.

304L: Das Material findet seinen Platz in Anlagen, die eine fortgeschrittene Korrosionsbeständigkeit und Schweißmöglichkeiten in Druckbehältern und Wärmetauschern sowie in pharmazeutischen Ausrüstungen erfordern.

Ingenieure und Konstrukteure wählen die geeigneten Edelstahlsorten 304 anhand einer ausgewogenen Analyse der Beständigkeitseigenschaften in Verbindung mit den mechanischen Eigenschaften und den Kostenanforderungen für bestimmte Situationen aus.

Anwendungen von Edelstahl 304

Der Werkstoff Edelstahl 304 weist außergewöhnliche Eigenschaften auf, die aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit, seiner Formbarkeit und seiner Säurebeständigkeit zu einer breiten industriellen Anwendung führen. Das Material eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, da es sich durch eine lange Lebensdauer in Kombination mit hygienischen Eigenschaften und ansprechenden optischen Merkmalen auszeichnet.

Architektur und Bauwesen

• Strukturelle Elemente: Für Edelstahlgeländer sowie Balustraden und Treppen wird das Material 304 verwendet, weil es witterungsbeständig ist und gleichzeitig eine attraktive Optik bietet.
• Verkleidungen und Fassaden: Aufgrund der ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl 304 können raue Umwelteinflüsse wie Salzsprühnebel und Umweltverschmutzung den Vorhangfassaden und Dachsystemen nichts anhaben.

Chemie- und Energiesektor

• Wärmetauscher: Röhren- und Plattenwärmetauscher in petrochemischen Anlagen verfügen über wärmeleitende Eigenschaften, die der Kesselsteinbildung entgegenwirken.
• Druckgefäße: Die Lagerung von korrosiven Chemikalien und Hochdruckgassystemen erfordert ein Material, das sowohl duktil als auch dehnbar ist. Daher werden Druckbehälter in 304 spezifiziert.

Transport & Automotive

• Auspuffanlagen: Eine Kombination von Auspufftöpfen und Katalysatoren zu Auspuffrohren ist bei 870°C mit Korrosion behaftet, 304 ist die Lösung.
• Anwendungen in der Schifffahrt: Seewasserbeständige Befestigungselemente oder andere Geländer und Schiffsbeschläge sind aus Edelstahl 304 gefertigt und können der Chloridionenkorrosion widerstehen.

Haushalt & Konsumgüter

• Kochgeschirr: Edelstahl 304 in Lebensmittelqualität erfüllt die Schwermetall-Ausscheidungsstandards der ASTM und anderer Vorschriften. Es kann zur Herstellung von Kochgeschirr, Badausstattung, Möbeln usw. verwendet werden.
• Kunst & Design: Die Kombination aus rostfreiem Stahl 304 bietet sowohl eine hervorragende Verarbeitbarkeit als auch ein ansprechendes Aussehen bei der Installation von Skulpturen und Beschilderungen sowie bei architektonischen Bauanwendungen.

Ein solcher Überblick zeigt, dass die Eigenschaften des rostfreien Stahls 304 zu Produktvorteilen führen, die seine zentrale Stellung in technischen Projekten begründen.

Schlussfolgerung

Die Eigenschaften von rostfreiem Stahl 304 haben dazu geführt, dass diese Art von rostfreiem Stahl in der Industrie weit verbreitet ist, und auch Rohre aus rostfreiem Stahl 304, die die hervorragenden Eigenschaften von rostfreiem Stahl 304 besitzen, erfreuen sich großer Beliebtheit. Die Eigenschaften des Edelstahls 304 machen ihn zu einer wirtschaftlichen Wahl für Projekte zur CNC-Bearbeitung auch.

Es wird erwartet, dass die guten Eigenschaften des rostfreien Stahls 304 in Zukunft noch erweitert werden, da die Entwicklung von umweltfreundlichen Gebäuden und erneuerbaren Energien mit Sicherheit weitere Anwendungsmöglichkeiten für den rostfreien Stahl 304 eröffnen wird.

Über SogaWorks

SogaWorks ist eine All-in-One-Online-Plattform für kundenspezifische mechanische Teile, die über 1.000 erstklassige Fabriken verbindet, um Start-ups und große Unternehmen zu bedienen. Wir bieten flexible Fertigungslösungen für Rapid Prototyping, Kleinserien und Großserien mit Dienstleistungen wie CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Blechfertigung, Urethanguss und Spritzguss. Mit unserer KI-gesteuerten Angebotserstellung kann SogaWorks innerhalb von 5 Sekunden Angebote erstellen, die beste Kapazität ermitteln und jeden Schritt verfolgen. Dies verkürzt die Lieferzeiten und steigert die Produktqualität.