2205 Duplex-Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen
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2205 Duplex-Edelstahl ist ein äußerst vielseitiges und robustes Material, das für seine einzigartige Kombination von Eigenschaften bekannt ist, die sich aus seiner dualen Phasen-Mikrostruktur ergeben, die sowohl austenitische als auch ferritische Phasen umfasst. Als Duplex-Edelstahl klassifiziert, enthält er typischerweise etwa 22 % Chrom, 5 % Nickel und 3 % Molybdän sowie Stickstoff als wichtiges Legierungselement. Diese Zusammensetzung verbessert nicht nur seine Festigkeit, sondern erhöht auch erheblich seine Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Chloridumgebungen.
Umfassende Übersicht
Die Hauptmerkmale von 2205 Duplex-Edelstahl umfassen hohe Festigkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und gute Schweißbarkeit. Seine Streckgrenze ist typischerweise doppelt so hoch wie die von standardmäßigen austenitischen Edelstählen, was dünnere Querschnitte in strukturellen Anwendungen ermöglicht und Gewicht sowie Materialkosten reduziert. Darüber hinaus macht seine Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion (SCC) ihn geeignet für den Einsatz in rauen Umgebungen, wie z. B. in der chemischen Verarbeitung und in maritimen Anwendungen.
Vorteile (Pro):
- Hohe Festigkeit: Bietet überlegene mechanische Eigenschaften im Vergleich zu standardmäßigen Edelstählen.
- Korrosionsbeständigkeit: Ausgezeichnete Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen.
- Kosteneffektivität: Dünnere Querschnitte können aufgrund der höheren Festigkeit verwendet werden, was zu Materialeinsparungen führt.
Beschränkungen (Contra):
- Schweißbarkeit Herausforderungen: Erfordert sorgfältige Kontrolle während des Schweißens, um Probleme wie Heißrissbildung zu vermeiden.
- Begrenzte Hochtemperaturleistung: Während er bei moderaten Temperaturen gut abschneidet, können sich seine mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen verschlechtern.
Historisch hat 2205 in verschiedenen Branchen an Bedeutung gewonnen, da es in der Lage ist, aggressiven Umgebungen standzuhalten, was es zur bevorzugten Wahl für Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie, der Zellstoff- und Papierindustrie sowie im maritimen Sektor macht.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | S32205 | USA | Nächster Äquivalent zu EN 1.4462 |
| ASTM | A240/A240M | USA | Standard-Spezifikation für Edelstahlplatten |
| EN | 1.4462 | Europa | Ähnliche Eigenschaften, kann jedoch geringfügige Zusammensetzungsunterschiede aufweisen |
| JIS | SUS32950 | Japan | Äquivalent mit leichten Variationen im Nickelgehalt |
| ISO | 1.4462 | International | Standardbezeichnung für Duplex-Edelstahl |
Die subtilen Unterschiede zwischen diesen äquivalenten Graden können die Auswahl basierend auf spezifischen Anwendungsanforderungen, wie Korrosionsbeständigkeit oder mechanischen Eigenschaften unter variierenden Bedingungen, beeinflussen.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| Cr (Chrom) | 22,0 - 23,0 |
| Ni (Nickel) | 4,5 - 6,5 |
| Mo (Molybdän) | 2,5 - 3,5 |
| N (Stickstoff) | 0,08 - 0,20 |
| Fe (Eisen) | Rest |
Die wichtigsten Legierungselemente im 2205 Duplex-Edelstahl spielen entscheidende Rollen:
- Chrom verbessert die Korrosionsbeständigkeit und trägt zur Bildung einer passiven Oxidschicht bei.
- Nickel verbessert die Zähigkeit und Duktilität, insbesondere bei niedrigen Temperaturen.
- Molybdän erhöht die Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen.
- Stickstoff erhöht die Festigkeit und verbessert die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Prüftemperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Prüfmethoden |
|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Geglüht | Raumtemperatur | 620 - 850 MPa | 90 - 123 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0,2 % Offset) | Geglüht | Raumtemperatur | 450 - 600 MPa | 65 - 87 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Geglüht | Raumtemperatur | 25 % - 40 % | 25 % - 40 % | ASTM E8 |
| Härte (Rockwell B) | Geglüht | Raumtemperatur | 80 - 95 HRB | 80 - 95 HRB | ASTM E18 |
| Schlagfestigkeit (Charpy V) | Geglüht | -20 °C | 40 J | 30 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination aus hoher Zug- und Streckfestigkeit macht 2205 Duplex-Edelstahl geeignet für Anwendungen, die hohe mechanische Belastungen und strukturelle Integrität erfordern. Seine Dehnungseigenschaften stellen sicher, dass er Deformationen ohne Versagen standhalten kann, was ihn ideal für dynamische Anwendungen macht.
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
|---|---|---|---|
| Dichte | Raumtemperatur | 7,8 g/cm³ | 0,283 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | - | 1425 - 1475 °C | 2600 - 2700 °F |
| Wärmeleitfähigkeit | Raumtemperatur | 15 W/m·K | 87 BTU·in/h·ft²·°F |
| Spezifische Wärmekapazität | Raumtemperatur | 500 J/kg·K | 0,12 BTU/lb·°F |
| Elektrische Widerstandsfähigkeit | Raumtemperatur | 0,72 µΩ·m | 0,72 µΩ·in |
Die Dichte und der Sch