Edelstahl ist aufgrund seiner hervorragenden Festigkeit, Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit ein vielseitiges und in zahlreichen Branchen weit verbreitetes Material.
Unter den verschiedenen Edelstahlsorten sind austenitischer und ferritischer Edelstahl die beiden am häufigsten verwendeten. Diese beiden Klassen gehören zwar beide zur Edelstahlfamilie, haben jedoch unterschiedliche Eigenschaften, Mikrostrukturen und Leistungsmerkmale, die sie für unterschiedliche Anwendungen geeignet machen.
In diesem Artikel werden wir die wichtigsten Unterschiede zwischen austenitischem und ferritischem Edelstahl untersuchen, einschließlich ihrer Legierungszusammensetzungen, magnetischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und gängigen Verwendungszwecke.
Austenitischer Edelstahl: Die wichtigsten Legierungselemente sind hohe Anteile an Nickel (8-10%) und Chrom (16-26%), die ihm eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und gute Formbarkeit verleihen. Einige Sorten enthalten auch Molybdän und Mangan.
Ferritischer Edelstahl: Enthält geringere Mengen an Nickel (normalerweise weniger als 1%), wobei Chrom (10,5-30%) für die primäre Korrosionsbeständigkeit sorgt.
Austenitische Edelstahlsorten
- 304 – Der am häufigsten verwendete austenitische Edelstahl, der häufig in der Lebensmittelverarbeitung, in chemischen Anlagen und im Bauwesen verwendet wird.
- 316 – Ein austenitischer Edelstahl mit Molybdän, der eine überragende Korrosionsbeständigkeit bietet, insbesondere in chloridhaltigen Umgebungen, und häufig in der Schifffahrts- und Chemieindustrie verwendet wird.
- 304L – Eine kohlenstoffarme Version von 304, die eine bessere Schweißbarkeit bietet und häufig bei Anwendungen verwendet wird, bei denen Schweißen erforderlich ist.
- 316L – Eine kohlenstoffarme Version von 316, die eine bessere Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit bietet.
- 321 – Ein austenitischer Edelstahl mit Titangehalt, der eine gute Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit bietet und für Umgebungen mit hohen Temperaturen geeignet ist.
- 347 – Ein austenitischer Edelstahl mit Niob, der eine hervorragende Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion bietet und für Umgebungen mit hohen Temperaturen geeignet ist.
- 310 – Ein austenitischer Edelstahl mit hohem Chrom- und Nickelgehalt und ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen, der häufig bei hohen Temperaturen eingesetzt wird.
- 904L – Ein austenitischer Edelstahl mit Kupfer, der eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bietet, insbesondere in sauren Umgebungen.
Ferritische Edelstahlsorten
- 430 – Der am häufigsten verwendete ferritische Edelstahl bietet gute Korrosionsbeständigkeit und wird häufig in Haushaltsgeräten und Autoteilen verwendet.
- 434 – Ein ferritischer Edelstahl mit Molybdän, der eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit bietet und für die Schifffahrts- und Chemieindustrie geeignet ist.
- 441 – Ein ferritischer Edelstahl mit Titangehalt, der eine gute Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit bietet und für Autoabgassysteme geeignet ist.
- 444 – Ein ferritischer Edelstahl mit hohem Chromgehalt und hervorragender Korrosionsbeständigkeit, geeignet für den Einsatz in Meeres- und Chemieumgebungen.
- 409 – Ein ferritischer Edelstahl mit niedrigem Nickelgehalt, der häufig in Autoabgassystemen und anderen kostengünstigen Anwendungen verwendet wird.
Diese Güteklassen stellen unterschiedliche austenitische und ferritische rostfreie Stähle mit unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen und Leistungsmerkmalen dar, die für unterschiedliche industrielle Anforderungen geeignet sind.
Mikrostruktur
Austenitischer Edelstahl: Verfügt über eine kubisch-flächenzentrierte (FCC) Kristallstruktur, die sowohl bei Raumtemperatur als auch bei hohen Temperaturen eine hohe Zähigkeit, Duktilität und Formbarkeit bietet.
Ferritischer Edelstahl: Verfügt über eine kubisch-raumzentrierte (BCC) Kristallstruktur und bietet im Vergleich zu austenitischem Edelstahl eine höhere Festigkeit, aber eine geringere Duktilität und Zähigkeit.
Magnetismus
Austenitisch: Im geglühten Zustand nicht magnetisch, einige Sorten können jedoch nach der Kaltbearbeitung einen leichten Magnetismus aufweisen.
Ferritisch: Aufgrund seiner kubisch-raumzentrierten Kristallstruktur sowohl im geglühten als auch im kaltbearbeiteten Zustand magnetisch.
Korrosionsbeständigkeit
Austenitisch: Bietet hervorragende Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in oxidativen Säuren und allgemein korrosiven Umgebungen. Der hohe Nickelgehalt verleiht ihm eine hervorragende Leistung in Chloridumgebungen.
Ferritisch: Bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit, die jedoch nicht so hoch ist wie bei austenitischem Edelstahl. Ferritischer Stahl ist anfälliger für Spannungsrisskorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen bei hohen Temperaturen.
Stärke und Zähigkeit
Austenitisch: Bietet höhere Zähigkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, und gute Schlagfestigkeit. Obwohl seine Festigkeit geringer ist als bei ferritischen Stählen, kann er durch Kaltverformung verstärkt werden.
Ferritisch: Hat eine gute Festigkeit und Spannungsbeständigkeit bei Raumtemperatur, aber eine geringere Zähigkeit und Festigkeit im Vergleich zu austenitischen Stählen.
Schweißbarkeit
Austenitisch: Leicht zu schweißen und zu formen, normalerweise ist kein Vorwärmen erforderlich. Schweißen bei hohen Temperaturen kann jedoch zur Sensibilisierung (Bildung von Chromkarbiden) führen.
Ferritisch: Schwieriger zu schweißen, neigt zur Bildung spröder Phasen, daher ist eine sorgfältige Kontrolle der Heiztemperaturen erforderlich, um Risse zu vermeiden.
Kosten
Austenitisch: Aufgrund des höheren Nickelgehalts und des komplexeren Herstellungsprozesses im Allgemeinen teurer.
Ferritisch: Typischerweise kostengünstiger, mit geringerem Nickelgehalt und einfacheren Herstellungsprozessen.
Anwendungen
Austenitisch: Geeignet für Anwendungen, die eine überragende Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit erfordern, wie etwa chemische Verarbeitung, Lebensmittelproduktion, medizinische Geräte und Bauwesen. Gängige Güten sind 304 und 316.
Ferritisch: Geeignet für Anwendungen, die eine gute Spannungskorrosionsbeständigkeit und Formbarkeit erfordern, jedoch geringere Anforderungen an Festigkeit und Zähigkeit stellen. Gängige Güten sind 430 und 444.
Zusammenfassung
Austenitischer Edelstahl bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, höhere Zähigkeit und bessere Schweißbarkeit und ist daher für Anwendungen geeignet, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit erfordern.
Ferritischer Edelstahl ist kostengünstiger und bietet eine gute Festigkeit und Spannungsbeständigkeit sowie magnetische Eigenschaften, seine Leistung in korrosiven Umgebungen ist jedoch geringer als die von austenitischem Edelstahl.
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