302 Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

302 Edelstahl wird als austenitischer Edelstahl klassifiziert und ist bekannt für seinen hohen Chrom- und Nickelgehalt. Diese Legierung besteht hauptsächlich aus etwa 8 % Nickel und 18 % Chrom, die zu ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, guten Verformbarkeit und hohen Festigkeit beitragen. Die Anwesenheit von Nickel stabilisiert die austenitische Struktur, wodurch sie nicht magnetisch ist und ihre Zähigkeit sowohl bei Raum- als auch bei erhöhten Temperaturen verbessert wird.

Umfassende Übersicht

302 Edelstahl wird aufgrund seiner Vielseitigkeit weithin anerkannt und wird oft in Anwendungen eingesetzt, die eine Kombination aus guten mechanischen Eigenschaften und Widerstand gegen Oxidation und Korrosion erfordern. Zu seinen inhärenten Eigenschaften gehören:

• Korrosionsbeständigkeit: Hervorragende Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Umgebungen, einschließlich atmosphärischer Bedingungen und vielen organischen und anorganischen Chemikalien.
• Mechanische Festigkeit: Hohe Zugfestigkeit und Streckgrenze, was ihn für strukturelle Anwendungen geeignet macht.
• Verformbarkeit: Gute Bearbeitbarkeit, die verschiedene Fertigungsprozesse wie Schweißen und Bearbeiten ermöglicht.

Vorteile:
- Hohe Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion.
- Gute mechanische Eigenschaften bei sowohl Raum- als auch erhöhten Temperaturen.
- Nicht magnetisch im geglühten Zustand.

Einschränkungen:
- Geringere Widerstandsfähigkeit gegen Lochkorrosion in Chloridumgebungen im Vergleich zu anderen Edelstählen wie 316.
- Nicht so stark wie einige andere hochfeste Legierungen, was seine Verwendung in stark beanspruchten strukturellen Anwendungen einschränkt.

Historisch gesehen war 302 Edelstahl ein Grundmaterial in der Herstellung von Küchengeräten, Automobilteilen und verschiedenen industriellen Anwendungen aufgrund seines ausgewogenen Verhältnisses von Eigenschaften und Kosteneffizienz. Seine Marktposition bleibt stark, mit weit verbreiteter Verwendung in mehreren Branchen.

Alternative Bezeichnungen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region der Herkunft	Hinweise/Bemerkungen
UNS	S30200	USA	Nächste Entsprechung zu AISI 302
AISI/SAE	302	USA	Häufig verwendete Bezeichnung
ASTM	A240	USA	Standard-Spezifikation für Edelstahlplatten
EN	1.4300	Europa	Entspricht AISI 302 mit geringfügigen Zusammensetzungsunterschieden
JIS	SUS302	Japan	Ähnliche Eigenschaften, verwendet in japanischen Normen
GB	00Cr19Ni9	China	Entsprechung mit leichten Variationen in der Zusammensetzung
ISO	1.4300	International	Allgemeine Bezeichnung für diese Legierung

Hinweise/Bemerkungen: Während Grade wie 316 Edelstahl eine bessere Beständigkeit gegen Chloride bieten, bleibt 302 eine kosteneffiziente Wahl für viele Anwendungen, bei denen extreme Korrosionsbeständigkeit nicht kritisch ist. Die geringfügigen Zusammensetzungsunterschiede zwischen gleichwertigen Graden können die Leistung in spezifischen Umgebungen beeinflussen, weshalb eine sorgfältige Auswahl wichtig ist.

Schlüssel Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,15 max
Cr (Chrom)	17,0 - 19,0
Ni (Nickel)	8,0 - 10,0
Mn (Mangan)	2,0 max
Si (Silizium)	1,0 max
P (Phosphor)	0,045 max
S (Schwefel)	0,03 max

Die primären Legierungsbestandteile in 302 Edelstahl sind Chrom und Nickel, die entscheidend für die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der mechanischen Eigenschaften sind. Chrom bildet eine passive Oxidschicht auf der Oberfläche, die Schutz gegen Korrosion bietet, während Nickel die Zähigkeit und Duktilität, insbesondere bei tiefen Temperaturen, verbessert.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch - SI-Einheiten)	Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Geglühter Zustand	520 - 750 MPa	75 - 109 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2 % Versatz)	Geglühter Zustand	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Dehnung	Geglühter Zustand	40 %	40 %	ASTM E8
Härte (Rockwell B)	Geglühter Zustand	70 - 90	70 - 90	ASTM E18
Schlagfestigkeit	-	40 J (bei -20 °C)	30 ft-lbf (bei -4 °F)	ASTM E23

Die Kombination aus hoher Zug- und Streckfestigkeit sowie guter Dehnung macht 302 Edelstahl für Anwendungen geeignet, die sowohl Festigkeit als auch Duktilität erfordern. Seine Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen gewährleistet Zuverlässigkeit in kälteren Umgebungen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch - SI-Einheiten)	Wert (imperiale Einheiten)
Dichte	-	8,0 g/cm³	0,289 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich	-	1400 - 1450 °C	2550 - 2642 °F
Wärmeleitfähigkeit	20 °C	16,2 W/m·K	112 BTU·in/(h·ft²·°F)
Spezifische Wärmefähigkeit	20 °C	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Elektrischer Widerstand	20 °C	0,72 µΩ·m	0,72 µΩ·in
Temperaturausdehnungskoeffizient	20 - 100 °C	16,0 x 10⁻⁶ /K	8,9 x 10⁻⁶ /°F
Magnetische Permeabilität	-	Nicht magnetisch	Nicht magnetisch

Die Dichte und der Schmelzpunkt von 302 Edelstahl zeigen seine Eignung für Hochtemperaturanwendungen. Seine Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmefähigkeit machen ihn effektiv in Wärmeübertragungsanwendungen, während seine nicht magnetische Natur in elektronischen und magnetischen Anwendungen vorteilhaft ist.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Mittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Beständigkeitsbewertung	Hinweise
Chloride	0 - 10	20 - 60 / 68 - 140	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Lochkorrosion
Schwefelsäure	0 - 50	20 - 60 / 68 - 140	Gut	Erfordert Passivierung
Essigsäure	0 - 50	20 - 60 / 68 - 140	Ausgezeichnet	Beständig bei niedrigen Konzentrationen
Meerwasser	-	20 - 60 / 68 - 140	Gut	Risiko lokalisierter Korrosion
Atmosphärisch	-	-	Ausgezeichnet	Gute Beständigkeit gegen Oxidation

302 Edelstahl zeigt eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion sowie viele organische und anorganische Chemikalien. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in Chloridumgebungen, insbesondere in maritimen Anwendungen. Im Vergleich zu 316 Edelstahl, der Molybdän für eine verbesserte Chloridbeständigkeit enthält, könnte 302 in hochsalinen Bedingungen nicht so gut abschneiden.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Max. kontinuierliche Betriebstemperatur	870 °C	1600 °F	Geeignet für Hochtemperaturanwendungen
Max. intermittierende Betriebstemperatur	925 °C	1700 °F	Kann kurzfristige Exposition ertragen
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Risiko der Oxidation über dieser Temperatur
Berücksichtigungen zur Kriechfestigkeit	600 °C	1112 °F	Kriechfestigkeit verringert sich bei hohen Temperaturen

302 Edelstahl erhält seine mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen bei, was ihn für Anwendungen in Wärmetauschern und Ofenkomponenten geeignet macht. Längerer Kontakt mit Temperaturen über 600 °C kann jedoch zu Oxidation und Skalierung führen, sodass eine sorgfältige Berücksichtigung im Design notwendig ist.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißprozess	Empfohlener Zusatzwerkstoff (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
TIG	ER308L	Argon	Gute Ergebnisse bei richtiger Technik
MIG	ER308L	Argon + CO2	Erfordert sorgfältige Kontrolle des Wärmeinputs
Stabelektroden	E308L	-	Geeignet für dickere Abschnitte

302 Edelstahl ist sehr schweißbar und kann mit verschiedenen Verfahren, einschließlich TIG- und MIG-Schweißen, bearbeitet werden. Vor- und Nachbehandlung des Schweißguts werden häufig empfohlen, um das Risiko von Rissbildung zu minimieren und optimale mechanische Eigenschaften sicherzustellen. Bei der Schweißung sollte darauf geachtet werden, eine Überhitzung zu vermeiden, da dies zu einem Verlust der Korrosionsbeständigkeit führen kann.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	302 Edelstahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	50 %	100 %	Moderate Bearbeitbarkeit
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30 m/min	60 m/min	Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge für die besten Ergebnisse

302 Edelstahl hat eine moderate Bearbeitbarkeit und erfordert oft langsamere Schnittgeschwindigkeiten und spezialisierte Werkzeuge, um die gewünschten Oberflächenqualitäten zu erreichen. Die Verwendung von Schnellarbeitsstahl oder Hartmetallwerkzeugen wird empfohlen, um die Leistung zu verbessern.

Verformbarkeit

302 Edelstahl zeigt gute Verformbarkeit, die verschiedene Prozesse wie Biegen, Stempeln und tiefes Ziehen ermöglicht. Es ist jedoch wichtig, die Werkhärtung zu berücksichtigen, die die Duktilität des Materials während der Umformung beeinflussen kann. Die empfohlenen Biegeradien sollten beachtet werden, um Risse zu vermeiden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Hauptzweck / Erwartetes Ergebnis
Glühen	1010 - 1120 / 1850 - 2050	1 - 2 Stunden	Luft	Spannungen abbauen, Duktilität verbessern
Schmelzbehandlung	1010 - 1120 / 1850 - 2050	1 Stunde	Wasser	Austenitische Struktur stabilisieren
Alterung	650 - 800 / 1200 - 1470	1 - 2 Stunden	Luft	Festigkeit und Härte erhöhen

Wärmebehandlungsprozesse wie Glühen und Schmelzbehandlung sind entscheidend für die Optimierung der Mikrostruktur von 302 Edelstahl. Diese Prozesse verbessern die Duktilität und Festigkeit, während sie interne Spannungen abbauen, was das Material besser für anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Wesentliche Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Wahlgrund (kurz)
Lebensmittelverarbeitung	Küchengeräte	Korrosionsbeständigkeit, Verformbarkeit	Hygiene und Langlebigkeit
Automobil	Auspuffanlagen	Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit	Leistung unter Hitze
Chemische Industrie	Lagertanks	Korrosionsbeständigkeit, mechanische Festigkeit	Sicherheit und Langlebigkeit
Luftfahrt	Flugzeugkomponenten	Leichtbau, hohe Festigkeit	Leistung und Sicherheit

Weitere Anwendungen umfassen:

• • Medizinprodukte
• • Architektonische Elemente
• • Befestigungen und Armaturen

302 Edelstahl wird für diese Anwendungen aufgrund seines hervorragenden Gleichgewichts der Eigenschaften gewählt, insbesondere seiner Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Festigkeit, die in Umgebungen, die Feuchtigkeit und Chemikalien ausgesetzt sind, entscheidend sind.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	302 Edelstahl	316 Edelstahl	304 Edelstahl	Kurze Pro-/Kontra- oder Trade-off-Anmerkung
Wichtige mechanische Eigenschaft	Moderate Festigkeit	Hohe Festigkeit	Moderate Festigkeit	316 bietet bessere Korrosionsbeständigkeit
Wichtiges Korrosionsmerkmal	Ausreichend in Chloriden	Ausgezeichnet	Gut	316 wird für maritime Anwendungen bevorzugt
Schweißbarkeit	Gut	Gut	Ausgezeichnet	304 ist einfacher zu schweißen
Bearbeitbarkeit	Moderat	Moderat	Gut	304 ist oft einfacher zu bearbeiten
Verformbarkeit	Gut	Gut	Ausgezeichnet	304 hat hervorragende Verformbarkeit
Ungefähre relative Kosten	Moderat	Höher	Moderat	302 ist kosteneffektiv für viele Anwendungen
Typische Verfügbarkeit	Weit verbreitet	Weit verbreitet	Weit verbreitet	Alle Grades sind allgemein erhältlich

Bei der Auswahl von 302 Edelstahl sind Faktoren wie Kosteneffizienz, Verfügbarkeit und spezifische Anforderungen anmechanische und Korrosionsbeständigkeit von größter Bedeutung. Während 302 ein gutes Gleichgewicht der Eigenschaften bietet, können Alternativen wie 316 besser für Umgebungen mit hoher Chloridbelastung geeignet sein. Darüber hinaus wird Edelstahl 304 oft wegen seiner hervorragenden Verformbarkeit und Schweißbarkeit gewählt, was ihn zu einer beliebten Wahl in vielen Anwendungen macht.

Zusammenfassend bleibt 302 Edelstahl ein vielseitiges und weit verbreitetes Material in verschiedenen Industrien und bietet eine zuverlässige Option für Anwendungen, die eine Kombination aus Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verformbarkeit erfordern.