Beschläge aus Edelstahl, Flansche, und Rohre werden häufig in Industriezweigen wie der chemischen Industrie, Öl und Gas, Stromerzeugung und Luft- und Raumfahrt eingesetzt, wo sie hohen Temperaturen und Drücken oder korrosiven Umgebungen standhalten müssen. Wenn sie daher aufgrund extremer Temperaturen versagen, können die Folgen katastrophal sein. Dies wirft die Frage auf: Was ist die maximale Betriebstemperatur von Edelstahl?
Die maximale Arbeitstemperatur verschiedener Edelstahlsorten
Die maximale Betriebstemperatur von Edelstahl hängt normalerweise von seiner spezifischen Art und der Anwendungsumgebung ab. Generell gilt:
- Austenitischer Edelstahl (z. B. 304 und 316): Kann bei Temperaturen bis zu etwa 870 °C (1600 °F) eingesetzt werden, geeignet für Hochtemperaturanwendungen.
- Ferritischer Edelstahl (z. B. 430): Funktioniert normalerweise unter 815 °C (1500 °F).
- Martensitischer Edelstahl (z. B. 410): Die maximale Arbeitstemperatur beträgt etwa 600 °C (1112 °F).
- Hochtemperatur-Edelstahl (z. B. 310 und 347): Kann bei noch höheren Temperaturen bis zu 1200 °C (2192 °F) verwendet werden.
- Bei der Auswahl von Edelstahl müssen der jeweilige Anwendungsbereich, die Arbeitsumgebung sowie mögliche Belastungs- und Korrosionsfaktoren berücksichtigt werden.
Warum weisen austenitische rostfreie Stähle hohe Arbeitstemperaturen auf?
Austenitischer Edelstahl kann aufgrund mehrerer Schlüsselfaktoren bei höheren Temperaturen eingesetzt werden. Seine Legierungszusammensetzung enthält typischerweise einen höheren Anteil an Nickel und Chrom, was die Korrosionsbeständigkeit und thermische Stabilität verbessert. Die austenitische Mikrostruktur bietet eine gute Duktilität und Zähigkeit, sodass er erheblichen Verformungen standhält, ohne spröde zu werden. Darüber hinaus kann er auf seiner Oberfläche einen stabilen Oxidfilm bilden, der vor Oxidation und Korrosion in Hochtemperaturumgebungen schützt. Schließlich kann eine Wärmebehandlung seine mechanischen Eigenschaften optimieren und so die Hochtemperaturbeständigkeit weiter verbessern. Diese Eigenschaften machen austenitischen Edelstahl ideal für anspruchsvolle Anwendungen in Branchen wie der chemischen Verarbeitung, der Lebensmittelverarbeitung und der Luft- und Raumfahrt.
Der hohe Chromgehalt, der sich so positiv auf die Nasskorrosionsbeständigkeit von rostfreiem Stahl auswirkt, wirkt sich auch äußerst positiv auf seine Hochtemperaturfestigkeit und Zunderbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen aus, wie in der Grafik in Abbildung 1 dargestellt.
Tabelle 1 zeigt die ungefähren maximalen Betriebstemperaturen für verschiedene Edelstahlsorten, um Oxidation in trockener Luft zu widerstehen. Diese Temperaturen hängen stark von den jeweiligen Umgebungsbedingungen ab, und in einigen Fällen können deutlich niedrigere Temperaturen zu zerstörerischer Zunderbildung führen. Die Daten stammen aus dem ASM Metals Handbook.
| Grad | 304 | 309 | 310 | 316 | 321 | 410 | 416 | 420 | 430 |
| Intermittierend (°C) | 870 | 980 | 1035 | 870 | 870 | 815 | 760 | 735 | 870 |
| Dauerhaft (°C) | 925 | 1095 | 1150 | 925 | 925 | 705 | 675 | 620 | 815 |
Zusammenfassung der maximalen Gebrauchstemperaturen
Die maximalen Oxidationstemperaturen für hitzebeständige Stähle sind in Tabelle B.2 der EN 10095 als Referenz aufgeführt. Eine weitere Richtlinie im ASM Metals Handbook zu „Stainless Steel“ deckt ein breiteres Spektrum an Edelstahlsorten ab.
Zusammenfassung der maximalen Gebrauchstemperaturen.
| Grad | Hauptlegierungselemente (%) | Max. Betriebstemperatur °C | Quelle | ||
| AISI | DE | Cr | Sonstiges | ||
| Ferritische Typen | |||||
| 405 | 1.4002 | 12 | 0,2 Al | 815 | ASM |
| . | 1.4724 | 12 | 1,0 Al | 850 | DIN EN 10095 |
| 430 | 1.4016 | 17 | . | 870 | ASM |
| . | 1.4742 | 17 | 1,0 Al | 1000 | DIN EN 10095 |
| 446 | 1.4749 | 26 | 0,15-0,20 °C, 0,2 N | 1100 | DIN EN 10095 |
| Austenitische Typen | |||||
| 304 | 1.4301 | 18 | 8 Ni | 870 | ASM |
| 321 | 1.4541 | 18 | 9 Ni | 870 | ASM |
| . | 1.4878 | 18 | 9 Ni | 850 | DIN EN 10095 |
| 316 | 1.4401 | 17 | 11 Ni, 2 Mo | 870 | ASM |
| 309 | 1.4833 | 22 | 12 Ni | 1000 | DIN EN 10095 |
| 310 | 1.4845 | 25 | 20 Ni | 1050 | DIN EN 10095 |
| . | 1.4835 | 20 | 10 Ni, 1,5 Si, 0,15 N, 0,04 Ce | 1150 | DIN EN 10095 |
| 330 | 1.4886 | 18 | 34 Ni, 1,0 Si | 1100 | DIN EN 10095 |
Weitere Informationen zur Temperaturgrenze von Edelstahl:
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