307 Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

Edelstahl 307 wird als austenitischer Edelstahl klassifiziert, der bemerkenswert für seinen hohen Chrom- und Nickelgehalt ist, was seine Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften verbessert. Diese Legierung enthält hauptsächlich etwa 18% Chrom und 8% Nickel sowie kleine Mengen von Mangan, Silizium und Kohlenstoff. Das Vorhandensein dieser Elemente trägt zu seiner hervorragenden Duktilität, Formbarkeit und Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion bei.

Umfassende Übersicht

Edelstahl 307 ist bekannt für seine Vielseitigkeit und wird oft in Umgebungen eingesetzt, in denen Korrosionsbeständigkeit entscheidend ist. Seine austenitische Struktur bietet überlegene Zähigkeit und Festigkeit sowohl bei erhöhten als auch bei kryogenen Temperaturen. Der hohe Chromgehalt der Legierung bietet ausgezeichnete Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion, wodurch sie für verschiedene Anwendungen geeignet ist, einschließlich Lebensmittelverarbeitung, chemische Handhabung und marine Umgebungen.

Vorteile:
- Korrosionsbeständigkeit: Außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von korrosiven Umgebungen, einschließlich saurer und alkalischer Lösungen.
- Duktilität und Formbarkeit: Hohe Duktilität ermöglicht eine einfache Herstellung und Formung in komplexe Formen.
- Schweißbarkeit: Gute Schweißbarkeit macht es geeignet für verschiedene Fertigungsprozesse.

Einschränkungen:
- Kosten: Höherer Legierungsgehalt kann zu erhöhten Materialkosten im Vergleich zu niedrigeren Stahlsorten führen.
- Werkhärtung: Das Material kann sich schnell werkhärten, was die Bearbeitungsprozesse komplizieren kann.
- Magnetische Eigenschaften: Allgemein nicht magnetisch, kann jedoch beim Kaltverformen leicht magnetisch werden.

Historisch gesehen war Edelstahl 307 eine zuverlässige Wahl für Anwendungen, die sowohl Festigkeit als auch Korrosionsbeständigkeit erfordern, und behält aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften eine starke Marktposition.

Alternative Namen, Normen und Äquivalente

Normungsorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region des Ursprungs	Hinweise/Bemerkungen
UNS	S30700	USA	Nahezu äquivalent zu AISI 304, mit geringfügigen zusammensetzungsbedingten Unterschieden.
AISI/SAE	307	USA	Ähnlich wie 304, aber mit höherem Schwefelgehalt zur Verbesserung der Zerspanbarkeit.
ASTM	A240	USA	Standard-Spezifikation für Chrom- und Chrom-Nickel-Edelstahlplatten, -bleche und -streifen.
EN	1.4305	Europa	Äquivalente Legierung mit leicht unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften.
JIS	SUS 307	Japan	Japanischer Standard mit ähnlichen Korrosionsbeständigkeitsmerkmalen.

Die Unterschiede zwischen 307 und seinen Äquivalenten, wie AISI 304, liegen hauptsächlich im Schwefelgehalt, der die Zerspanbarkeit verbessert, aber die Korrosionsbeständigkeit leicht beeinflussen kann. Das Verständnis dieser Feinheiten ist entscheidend für die Auswahl der geeigneten Legierung für spezifische Anwendungen.

Wichtige Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
Cr (Chrom)	18,0 - 20,0
Ni (Nickel)	8,0 - 10,0
Mn (Mangan)	max 2,0
Si (Silizium)	max 1,0
C (Kohlenstoff)	max 0,08
P (Phosphor)	max 0,045
S (Schwefel)	0,03 - 0,10

Die primären Legierungsbestandteile im Edelstahl 307 umfassen Chrom, das Korrosionsbeständigkeit bietet; Nickel, das Zähigkeit und Duktilität verbessert; und Schwefel, der die Zerspanbarkeit verbessert. Das Gleichgewicht dieser Elemente trägt zur Gesamtleistung des Stahls in verschiedenen Anwendungen bei.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Testtemperatur	Typischer Wert/Spanne (metrisch)	Typischer Wert/Spanne (imperial)	Referenznorm für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Angewärmt	Raumtemperatur	520 - 750 MPa	75 - 109 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Offset)	Angewärmt	Raumtemperatur	210 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Dehnung	Angewärmt	Raumtemperatur	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Härte (Rockwell B)	Angewärmt	Raumtemperatur	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Schlagfestigkeit	Charpy V-Kerbe	-20°C	40 J	29,5 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von Edelstahl 307 machen ihn geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Duktilität erfordern. Seine Zug- und Streckfestigkeit zeigen seine Fähigkeit, signifikante Lasten auszuhalten, während sein Dehnungsanteil seine Fähigkeit widerspiegelt, sich ohne Bruch zu verformen, was ihn ideal für strukturelle Anwendungen macht.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemperatur	7,93 g/cm³	0,286 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	16,2 W/m·K	112 BTU·in/(hr·ft²·°F)
spezifische Wärme	Raumtemperatur	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	Raumtemperatur	0,72 µΩ·m	0,00000072 Ω·m
Wärmeausdehnungskoeffizient	20 - 100 °C	16,0 x 10⁻⁶/K	8,89 x 10⁻⁶/°F

Wichtige physikalische Eigenschaften wie Dichte und Schmelzpunkt sind entscheidend für Anwendungen, die hohe Temperaturen oder strukturelle Integrität beinhalten. Die Wärmeleitfähigkeit zeigt ihre Fähigkeit, Wärme abzuleiten, was in Anwendungen wichtig ist, in denen Wärmemanagement entscheidend ist.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosionsmittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C)	Widerstandswertung	Hinweise
Chloride	3-10	20-60	Gut	Risiko von Lochkorrosion.
Schwefelsäure	10-30	20-40	Ordentlich	Anfällig für SCC.
Salzsäure	5-20	20-60	Schlecht	Nicht empfohlen.
Meerwasser	-	Umgebung	Ausgezeichnet	Ausgezeichnete Beständigkeit.

Edelstahl 307 zeigt eine gute Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von korrosiven Umgebungen, insbesondere in chloridreichen Bedingungen. Er ist jedoch anfällig für Spannungsrisskorrosion (SCC) in Gegenwart von Chloriden und sollte in solchen Umgebungen mit Vorsicht verwendet werden. Im Vergleich zu Edelstahl 304 bietet 307 eine verbesserte Zerspanbarkeit, aber die Korrosionsbeständigkeit kann in bestimmten sauren Umgebungen leicht verringert sein.

Wärmebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Hinweise
Max. kontinuierliche Betriebstemperatur	870	1600	Geeignet für Hochtemperaturanwendungen.
Max. intermittierende Betriebstemperatur	925	1700	Kann kurzzeitige Exposition gegenüber höheren Temperaturen aushalten.
Skalierungs-Temperatur	600	1112	Risiko von Skalierung über dieser Temperatur.

Edelstahl 307 behält seine mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen bei, was ihn geeignet macht für Anwendungen mit Wärmebelastung. Eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 600 °C kann jedoch zu Skalierung und Materialabbau führen.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlene Füllmetall (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Füllstoff	Hinweise
TIG	ER308L	Argon	Gut für dünne Teile.
MIG	ER308L	Argon/CO2	Geeignet für dickere Teile.
Stab	E308L	-	Erfordert sorgfältige Kontrolle.

Edelstahl 307 ist bekannt für seine gute Schweißbarkeit, insbesondere bei TIG- und MIG-Verfahren. Vorwärmen und Nachbehandlung können notwendig sein, um Risse zu vermeiden und optimale mechanische Eigenschaften sicherzustellen. Die sorgfältige Auswahl der Füllmetalle ist entscheidend, um die Korrosionsbeständigkeit aufrechtzuerhalten.

Zerspanbarkeit

Zerspanungsparameter	[307 Edelstahl]	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Zerspanungsindex	60%	100%	Erfordert scharfe Werkzeuge und Kühlmittel.
Typische Vorschubgeschwindigkeit (Drehen)	30-50 m/min	80-100 m/min	Niedrigere Geschwindigkeiten empfohlen.

Edelstahl 307 hat eine moderate Zerspanbarkeit, die durch den Einsatz geeigneter Schneidwerkzeuge und -techniken verbessert werden kann. Die Tendenz zur Werkhärtung kann Herausforderungen darstellen, die eine sorgfältige Kontrolle der Zerspanungsparameter erfordern.

Formbarkeit

Edelstahl 307 weist eine hervorragende Formbarkeit auf, die kalte und warme Umformprozesse ermöglicht. Er kann leicht gebogen und in komplexe Geometrien geformt werden, wodurch er sich für verschiedene Fertigungsanwendungen eignet. Vorsicht ist jedoch geboten, um übermäßige Werkhärtung während der Kaltumformung zu vermeiden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C)	Typische Haltezeit	Kühlungsmethode	Primäres Ziel / Erwünschtes Ergebnis
Glühen	1010 - 1120	1-2 Stunden	Luft oder Wasser	Stress abbauen, Duktilität verbessern.
Auflösungsbehandlung	1000 - 1100	30 Minuten	Schnellkühlung	Korrosionsbeständigkeit verbessern.

Wärmebehandlungsprozesse wie Glühen und Auflösungsbehandlung sind entscheidend für die Optimierung der Mikrostruktur und Eigenschaften von Edelstahl 307. Diese Behandlungen verbessern die Duktilität und Korrosionsbeständigkeit und machen das Material geeigneter für anspruchsvolle Anwendungen.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Schlüsselliegenschaften des Stahls, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Lebensmittelverarbeitung	Ausrüstung und Behälter	Korrosionsbeständigkeit, einfache Reinigung	Hygiene und Langlebigkeit
Chemische Industrie	Lagertanks	Hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit	Sicherheit und Langlebigkeit
Marine	Bootszubehör	Ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Meerwasser	Langlebigkeit in rauen Umgebungen
Pharmazeutisch	Verarbeitungsgeräte	Nicht reaktiv, leicht zu sterilisierten	Einhaltung von Standards

Edelstahl 307 wird häufig in Branchen eingesetzt, in denen Korrosionsbeständigkeit und Hygiene von höchster Bedeutung sind. Seine Eigenschaften machen ihn zu einer idealen Wahl für Ausrüstungen zur Lebensmittelverarbeitung, chemische Lagertanks und marine Anwendungen.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Feature/Eigenschaft	Edelstahl 307	AISI 304	AISI 316	Kurze Pro-/Kontra- oder Trade-off-Anmerkung
Wichtige mechanische Eigenschaft	Moderate Festigkeit	Hohe Festigkeit	Hohe Festigkeit	316 bietet bessere Korrosionsbeständigkeit.
Wichtiger Korrosionsaspekt	Gut in vielen Umgebungen	Gut in vielen Umgebungen	Ausgezeichnet in Chloriden	316 wird für marine Anwendungen bevorzugt.
Schweißbarkeit	Gut	Ausgezeichnet	Gut	304 ist oft einfacher zu schweißen.
Zerspanbarkeit	Moderat	Gut	Moderat	304 lässt sich leichter zerspanen.
Formbarkeit	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Gut	Alle Grades sind formbar, variieren jedoch in der Leichtigkeit.
Ungefähre relative Kosten	Moderat	Moderat	Höher	316 ist aufgrund von Molybdän teurer.
Typische Verfügbarkeit	Allgemein	Sehr häufig	Allgemein	304 ist die am weitesten verbreitete.

Bei der Auswahl von Edelstahl 307 sind Überlegungen wie Kosten, Verfügbarkeit und spezifische Anwendungsanforderungen entscheidend. Während er ein gutes Gleichgewicht der Eigenschaften bietet, können Alternativen wie AISI 304 und AISI 316 je nach spezifischen Umweltbedingungen und mechanischen Anforderungen geeigneter sein. Das Verständnis dieser Abwägungen kann Ingenieuren und Designern helfen, informierte Materialentscheidungen für ihre Projekte zu treffen.