Erklärte Edelstahlsorten: 304 vs. 316 vs. 430 vs. 2205

Was eine Edelstahlsorte wirklich verrät

Eine rostfreie „Sorte“ ist ein standardisiertes Rezept und Eigenschaftsfenster (chemische Mikrostrukturverarbeitung), das Korrosionsverhalten, Festigkeit, Formbarkeit, Schweißbarkeit, Magnetismus und Kosten vorhersagt.

Auf der einfachsten Ebene sind rostfreie Stähle rostbeständig, weil sie genügend Chrom enthalten, um einen dünnen, selbstheilenden passiven Oxidfilm zu bilden. In den meisten Normen wird rostfrei als Edelstahl definiert ≥10,5 % Chrom nach Masse. Mehr Chrom verbessert im Allgemeinen die Oxidationsbeständigkeit; Zusätze wie Molybdän und Stickstoff verbessern die Beständigkeit gegen Chlorid-Lochfraß; Nickel stabilisiert Austenit und verbessert Zähigkeit und Formbarkeit.

Allerdings ist „rostfrei“ nicht „schmutzabweisend“. Chloride (Salze), Spalten, stehendes Wasser, hohe Temperaturen oder eine schlechte Verarbeitung können die Passivität beeinträchtigen und Lochfraß, Spaltkorrosion, Teeflecken, Spannungsrisskorrosion oder interkristalline Korrosion verursachen. Bei der Wahl der richtigen Sorte geht es darum, die Legierung an die Gegebenheiten in der Bewitterung und Fertigung anzupassen.

So funktionieren Sortennamen (AISI, UNS, DE 1.xxxx)

Qualitätsbezeichnungen variieren je nach Region, sie entsprechen jedoch derselben zugrunde liegenden Materialdefinition. Sie werden häufig Folgendes sehen:

• AISI/ASTM 3-stellig (z. B. 304, 316, 430): weit verbreitete Abkürzung für gewöhnliche Familien.
• UNS (z. B. S30400, S31603): eindeutiger Code, der standardübergreifend verwendet wird; „03“ weist oft auf einen niedrigen Kohlenstoffgehalt hin (z. B. 316L = S31603).
• EN (z. B. 1.4301 für 304, 1.4404 für 316L): in Europa üblich.

Warum „L“, „H“ und stabilisierte Sorten wichtig sind

Kohlenstoffarm („L“) Sorten (304L, 316L) reduzieren das Sensibilisierungsrisiko (Chromkarbidbildung an Korngrenzen) nach dem Schweißen oder der Einwirkung hoher Temperaturen, was dazu beiträgt, interkristalline Korrosion in vielen Betriebsumgebungen zu verhindern.

Hoher Kohlenstoffgehalt („H“) Qualitäten (z. B. 304H) unterstützen eine bessere Hochtemperaturfestigkeit (Kriechen), können jedoch das Sensibilisierungsrisiko erhöhen, wenn sie nicht beachtet werden.

Stabilisiert Güten (321 mit Ti, 347 mit Nb) sind so konzipiert, dass sie einer Sensibilisierung bei Betrieb bei erhöhten Temperaturen oder beim Schweißen widerstehen, wenn die „L“-Chemie allein möglicherweise nicht ausreicht.

Die Edelstahlfamilien, aus denen Sie tatsächlich auswählen können

Bei den meisten Entscheidungen zur Auswahl von Edelstahl handelt es sich in Wirklichkeit um Entscheidungen über die Mikrostruktur. Jede Familie hat unterschiedliche Kompromisse:

Austenitisch (Serie 300: 304, 316)

• Hervorragende Formbarkeit und Zähigkeit (auch bei niedrigen Temperaturen).
• Im geglühten Zustand im Allgemeinen nicht magnetisch (kann nach Kaltumformung leicht magnetisch werden).
• Anfällig für Chlorid-Lochfraß/Spaltkorrosion und Chlorid-Spannungsrisskorrosion in heißen, salzigen Bedingungen.

Ferritisch (Serie 400 wie 430)

• Magnetisch, normalerweise kostengünstiger (wenig/kein Nickel).
• Gute Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion und Oxidation; begrenzte Chloridbeständigkeit im Vergleich zu 316 und vielen Duplex-Qualitäten.
• Oft weniger formbar als 304; Bei dicken Abschnitten kann die Schweißbarkeit eingeschränkter sein.

Martensitisch (410, 420)

• Wärmebehandelbar für höhere Härte und Verschleißfestigkeit.
• Magnetisch; typischerweise geringere Korrosionsbeständigkeit als 304/316.
• Wird für Besteck, Schäfte, Ventilteile und Verschleißteile verwendet, wenn es auf die Härte ankommt.

Duplex (2205 und höher)

• Gemischte Austenit-Ferrit-Struktur: hohe Festigkeit und verbesserte Chloridbeständigkeit.
• Oft etwa das Zweifache der Streckgrenze von 304/316 unter typischen Bedingungen, was dünnere Abschnitte ermöglicht.
• Das Schweißen erfordert eine strengere Wärmezufuhr und Füllstoffkontrolle, um das Phasengleichgewicht und die Korrosionsleistung aufrechtzuerhalten.

Ausscheidungshärtung (17-4PH)

• Hohe Festigkeit durch Alterungswärmebehandlung; häufig in Luft- und Raumfahrt-/Industriekomponenten.
• Die Korrosionsbeständigkeit liegt je nach Zustand und Umgebung häufig zwischen 304 und 316.

304 vs. 316 ist nicht die eigentliche Frage: Konzentrieren Sie sich auf Chloride und Spalten

Ein praktischer Ansatz zur Auswahl von Edelstahl beginnt mit den häufigsten Fehlerursachen: Chloridexposition, Spalten/Stagnation, Temperatur und Oberflächenzustand. Die „richtige“ Sorte kann sich ändern, wenn Sie einen engen Spalt, Biofouling, intermittierende Nässe oder eine raue Oberfläche haben.

Verwenden Sie PREN, um die Lochfraßbeständigkeit zu vergleichen (schnell, nicht perfekt).

Eine gängige Screening-Metrik ist die Pitting Resistance Equivalent Number (PREN):

PREN ≈ %Cr 3,3×%Mo 16×%N

Typische Standard-PREN-Werte (der genaue Wert hängt vom spezifischen Standardbereich und der Wärmechemie ab):

PREN ist ein Vergleichstool, keine Garantie. Die tatsächliche Leistung hängt stark von der Temperatur, der Sauerstoffverfügbarkeit, den Spalten, den Ablagerungen, der Schweißqualität und der Oberflächenbeschaffenheit ab. Dennoch ist für viele Käufer die wichtigste Erkenntnis: 316 ist eine bedeutende Weiterentwicklung gegenüber 304 bei Chloriden, und 2205 ist wiederum eine deutliche Weiterentwicklung .

Ein kurzes Beispiel für einen Realitätscheck

Wenn Sie Befestigungselemente, Handläufe oder Halterungen in der Nähe einer Küste oder in der Nähe von Pools spezifizieren, entstehen bei 304 oft Teeflecken oder Lochfraß, wo Salzablagerungen sitzen und nass bleiben. Der Wechsel zu 316 verbessert im Allgemeinen die Lebensdauer, da Molybdän die Widerstandsfähigkeit gegen lokale Angriffe erhöht. Wenn das Teil enge Spalten aufweist (Überlappungsverbindungen, Dichtungen, Gewindewurzeln) oder warme Chloride aufweist, kann Duplex 2205 trotz höherer Materialkosten die robustere Wahl sein.

Allgemeine Noten erklärt mit praktischen „Wähle es, wenn…“-Regeln

Wenn Sie sich nur an eine Regel erinnern: Chloride Spalten Wärme Hier versagt „Standard-Edelstahl“ zuerst. Aus diesem Grund gehen viele Upgrades in der Praxis mit zunehmendem Salzgehalt auf 304 → 316L → 2205 (oder höher).

Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften, die das Design verändern

Sorten unterscheiden sich nicht nur in der Korrosionsbeständigkeit. Festigkeit und Steifigkeit wirken sich auf Dicke, Gewicht und Verformung aus. Typische Beispiele für Streckgrenzen bei Raumtemperatur (Größenordnung; Produktform und -zustand sind von Bedeutung):

• 304/316 geglüht: ca 200–250 MPa Ertrag (viele Spezifikationen geben Mindestwerte in der Nähe von 205–215 MPa an).
• 2205 Duplex: häufig vorhanden 450 MPa Ertragsminimum, wodurch dünnere Abschnitte bei gleicher Belastung möglich sind.
• 17-4PH (im Alter): kann überschreiten 900–1100 MPa Ausbeute je nach Wärmebehandlungsbedingung.

Praktische Auswirkung: Wenn Sie eine Halterung, einen Rahmen oder ein drucktragendes Teil konstruieren, kann Duplex die Dicke, die Schweißzeit und die Durchbiegung verringern. Das kann höhere Legierungskosten pro Pfund ausgleichen – vorausgesetzt, Sie können es richtig herstellen.

Überraschungen durch Magnetismus und Kaltumformung

Ferritische und martensitische Sorten sind magnetisch. Austenitische Sorten sind in geglühter Form typischerweise nicht magnetisch, aber Kaltbearbeitung (Biegen, Walzen, Formen) kann teilweisen Magnetismus hervorrufen. Wenn Magnetismus eine strenge Anforderung ist (z. B. Sensorinteraktion), geben Sie die akzeptable magnetische Reaktion an, anstatt anzunehmen, dass „304 nicht magnetisch“ ist.

Schweißen und Fertigung: Wo gute Qualitäten in der Praxis scheitern

Viele Korrosionsprobleme bei Edelstahl sind eher auf die Herstellung als auf die Grundgüte zurückzuführen. Die gleiche Sorte kann je nach Schweißverfahren, Entfernung von Anlauffarben, Oberflächenbeschaffenheit und Spaltdesign sehr unterschiedliche Leistungen erbringen.

Nutzen Sie diese Fertigungskontrollen als Checkliste

• Wählen Sie „L“-Klassen für Schweißkonstruktionen, es sei denn, Sie haben einen Grund, dies nicht zu tun (hilft, das Sensibilisierungsrisiko zu verringern).
• Hitzetönung entfernen (Beizen/Passivieren) im korrosionskritischen Einsatz; Anlauffarben können eine Schwachstelle für Lochfraß sein.
• Vermeiden Sie Eisenverunreinigungen durch Werkzeuge aus Kohlenstoffstahl. Freies Eisen kann rostfreie Oberflächen rosten und verfärben.
• Planen Sie Spalten (durchgehende Schweißnähte, versiegelte Verbindungen, Abflusswege) aus, in denen sich Chloride oder Reinigungschemikalien festsetzen können.
• Bei Duplex (2205) den Wärmeeintrag und die Zwischendurchgangstemperatur steuern; Eine schlechte Kontrolle kann die Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit verringern.

Ein einfaches Beispiel: Warum das Finish wichtig ist

Eine raue, zerkratzte Oberfläche hält Salzablagerungen zurück und begünstigt einen lokalen Angriff. Wenn Aussehen und Waschleistung wichtig sind, geben Sie ein Endbearbeitungs- und Reinigungsprogramm an – nicht nur eine Qualität. In vielen architektonischen Fällen kann eine Verbesserung der Oberfläche (und die Beseitigung von Spalten) einen Höhensprung ohne Designänderungen übertreffen.

Hitze- und Chemikalieneinwirkung: Wählen Sie die richtigen „Spezialisten“-Qualitäten

Wenn Sie in erster Linie hohen Temperaturen (Oxidation, Ablagerungen, Sensibilisierungsgefahr) oder einer bestimmten Chemikalie (Säuren, chlorhaltige Reinigungsmittel) ausgesetzt sind, ist die übliche 304/316-Bezeichnung möglicherweise falsch.

Wenn Hitze der Haupttreiber ist

• Bei anhaltend erhöhten Temperaturen mit Schweißarbeiten sollten stabilisierte Typen wie z. B. in Betracht gezogen werden 321/347 (Sensibilisierungsresistenz im Einsatz).
• Für Oxidationsbeständigkeit bei sehr hohen Temperaturen sind Sorten mit hohem Cr/Ni-Gehalt wie z 310 werden häufig verwendet.
• Vermeiden Sie die Annahme, dass 316 bei der Temperatur „immer besser als 304“ ist; Die Auswahl hängt von Oxidations-, Festigkeits- und Sensibilisierungsaspekten ab.

Wenn Chemikalien der Haupttreiber sind

Die chemische Kompatibilität ist für eine einzelne Tabelle zu umfassend, aber Sie können einen sicheren Arbeitsablauf verwenden: Definieren Sie Konzentration, Temperatur, Belüftung und Verunreinigungen; Konsultieren Sie dann die Daten zur chemischen Beständigkeit und geben Sie geprüfte Qualitäten an. Praktischerweise sind chloridhaltige Reinigungsmittel und Bleichmittel in der Gastronomie und Gebäudeinstandhaltung häufige Rostschädlinge; in diesen Fällen, Prozesskontrolle und Spülung kann genauso wichtig sein wie die Legierung.

Eine praktische Notenauswahlmatrix (Umfeld → Auswahlliste)

Nutzen Sie dies als Ausgangspunkt für die Erstellung Ihrer Spezifikation. Überprüfen Sie immer den genauen Chloridgehalt, die Temperatur, die Reinigungschemikalien und den Schweregrad des Spalts.

Entscheidungsgrundsatz: Wenn sich Spalten oder Ablagerungen nicht beseitigen lassen und Chloride vorhanden sind, Verbessern Sie die Qualität und die Detaillierung – Wenn man nur eines macht, scheitern viele Projekte.

Beschaffungskontrollen: Vermeiden Sie „gleichwertige“ Substitutionen, die nach hinten losgehen

Es kommt zu Substitutionen, weil Edelstahl oft nur nach Stenografie-Qualität gekauft wird. Um das Risiko zu kontrollieren, fügen Sie diese Prüfungen in Ihre Spezifikation oder Bestellnotizen ein:

1. Geben Sie die vollständige Bezeichnung an (z. B. 316L / UNS S31603 / EN 1.4404), um Unklarheiten zu vermeiden.
2. Definieren Sie Produktform und -zustand (Blech, Platte, Stange, Rohr; geglüht, kaltverformt, gealtert), da die Eigenschaften erheblich variieren.
3. Informieren Sie sich über Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit, wenn das Erscheinungsbild der Korrosion von Bedeutung ist (Rauheit und Bearbeitungsmethode beeinflussen die Ablagerungsretention).
4. Geben Sie für Schweißkonstruktionen die L-Qualität oder die stabilisierte Qualität, die Erwartungen an die Reinigung nach dem Schweißen und die Akzeptanzkriterien für die Anschmelztönung an.
5. Wenn der Einsatz von Chlorid von entscheidender Bedeutung ist, sollten Sie erwägen, ein Mindestmaß an PREN-bezogenen chemischen Kontrollen (oder eine Liste genehmigter Qualitäten) anstelle von „304 oder gleichwertig“ zu fordern.

Ein häufiger kostspieliger Fehler besteht darin, für kosmetische Außenteile ein „Äquivalent“ mit einer niedrigeren Legierung zu akzeptieren. Die anfänglichen Kosteneinsparungen verschwinden oft, sobald die Fleckenbildung zu Reinigungsarbeiten, Nacharbeiten oder einem Austausch führt.

Kurzes Fazit: Der einfachste Weg, sicher zu wählen

Um „erklärte Edelstahlsorten“ zu einer sicheren Wahl zu machen, gehen Sie wie folgt vor:

• Definieren Sie die Exposition: Chloride (Salz), Temperatur, Nass-/Trockenzyklen und ob Ablagerungen festsitzen.
• Identifizieren Sie Spalten: Gewinde, Überlappungsverbindungen, Dichtungen, Unterablagerungszonen, stagnierende Taschen.
• Wählen Sie eine Korrosionsstufe: 304 (gutartig) → 316L (mäßige Chloride) → 2205 (warme/Spaltchloride) → höhere Legierungen für Meerwasser/heiße Sole.
• Fertigungskontrollen sichern: L-Qualität für Schweißkonstruktionen, Anlauffarben entfernen, Eisenverunreinigungen vermeiden, Finish spezifizieren.
• Wenn die Festigkeit die Dicke bestimmt, ziehen Sie Duplex- oder PH-Typen in Betracht – geben Sie jedoch den Zustand an und überprüfen Sie die Korrosionsanforderungen.

Fazit: Bei der Auswahl der Edelstahlsorte geht es nicht darum, die „beste“ Legierung auszuwählen – es geht darum, die Legierung auszuwählen, die Ihrem Chloridgehalt, Spaltrisiko, Temperatur und Fertigungsqualität entspricht.