308 Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

308 Edelstahl wird als austenitischer Edelstahl klassifiziert, der für seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit bekannt ist. Diese Legierung besteht hauptsächlich aus Chrom (20-22%) und Nickel (10-12%), mit der Zugabe von Molybdän (bis zu 2%), um die Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion zu verbessern. Das Vorhandensein dieser Elemente trägt zu seinen nicht-magnetischen Eigenschaften und der guten Schweißbarkeit bei, was ihn für verschiedene Anwendungen in anspruchsvollen Umgebungen geeignet macht.

Umfassende Übersicht

308 Edelstahl wird in der Schweißindustrie besonders geschätzt, da er seine Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen aufrechterhält. Er wird häufig als Füllmetall zum Schweißen anderer Edelstähle verwendet, insbesondere in Anwendungen, in denen hohe Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit erforderlich sind. Der hohe Gehalt an Chrom und Nickel bietet eine robuste Schutzschicht gegen Korrosion, während die austenitische Struktur hervorragende Zähigkeit und Duktilität gewährleistet.

Vorteile (Pro):
- Korrosionsbeständigkeit: Außergewöhnliche Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Umgebungen, einschließlich saurer und alkalischer Bedingungen.
- Schweißbarkeit: Ausgezeichnet für Schweißanwendungen, insbesondere als Füllmetall für andere Edelstähle.
- Hochtemperaturfestigkeit: Beibehaltung von Festigkeit und Stabilität bei erhöhten Temperaturen, was ihn für Hochtemperaturanwendungen geeignet macht.

Beschränkungen (Con):
- Kosten: Im Allgemeinen teurer als Edelstähle niedrigerer Qualität aufgrund der Legierungselemente.
- Arbeitshärtung: Kann hart und spröde werden, wenn es nicht ordnungsgemäß während der Bearbeitung oder Umformung gehandhabt wird.
- Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion: In bestimmten Umgebungen, insbesondere bei chlorideichen Bedingungen, kann er anfällig für Spannungsrisskorrosion sein.

Historisch gesehen hat 308 Edelstahl eine bedeutende Rolle in der Entwicklung von Schweißtechnologien gespielt, insbesondere bei der Herstellung von Strukturen, die hohe Festigkeit und Dauerhaftigkeit erfordern. Seine Marktposition bleibt stark, insbesondere in Branchen wie Bau, Automobil und Luftfahrt.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region des Ursprungs	Notizen/Anmerkungen
UNS	S30800	USA	Am nächsten zu AISI 308
AISI/SAE	308	USA	Häufig verwendetes Füllmetall
ASTM	A240	USA	Standardbeschreibung für Edelstahlplatten
EN	1.4301	Europa	Entspricht AISI 304, mit höherem Nickelgehalt
JIS	SUS308	Japan	Ähnliche Eigenschaften wie AISI 308
ISO	308	International	Standardbezeichnung für austenitischen Edelstahl

Die Unterschiede zwischen den äquivalenten Grades können die Leistung in spezifischen Anwendungen erheblich beeinflussen. Zum Beispiel, während 1.4301 (AISI 304) einen niedrigeren Nickelgehalt hat, könnte er in Hochtemperaturanwendungen möglicherweise nicht so gut abschneiden wie 308.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
Cr (Chrom)	20.0 - 22.0
Ni (Nickel)	10.0 - 12.0
Mo (Molybdän)	0.0 - 2.0
C (Kohlenstoff)	≤ 0.08
Mn (Mangan)	≤ 2.0
Si (Silizium)	≤ 1.0
P (Phosphor)	≤ 0.045
S (Schwefel)	≤ 0.03

Die Hauptrolle von Chrom ist es, die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, während Nickel zur Zähigkeit und Duktilität des Stahls beiträgt. Molybdän verbessert die Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen. Kohlenstoff, obwohl nur in geringen Mengen vorhanden, kann die Härte und Festigkeit des Stahls beeinflussen.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch - SI-Einheiten)	Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten)	Referenzstandard für Prüfmethode
Zugfestigkeit	Gangeglüht	515 - 690 MPa	75 - 100 ksi	ASTM E8
Fließgrenze (0,2% Offset)	Gangeglüht	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Dehnung	Gangeglüht	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Flächenverringerung	Gangeglüht	60 - 70%	60 - 70%	ASTM E8
Härte (Rockwell B)	Gangeglüht	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Zähigkeit (Charpy)	-40°C	40 J	30 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht 308 Edelstahl geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Duktilität erfordern, insbesondere in strukturellen und Schweißanwendungen. Seine Fähigkeit, erhebliche Verformungen ohne Bruch zu ertragen, ist entscheidend in dynamischen Belastungsbedingungen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch - SI-Einheiten)	Wert (imperiale Einheiten)
Festigkeit	Raumtemperatur	8.0 g/cm³	0.289 lb/in³
Schmelzpunkt/Bereich	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	16 W/m·K	92 BTU·in/(h·ft²·°F)
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	500 J/kg·K	0.119 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	Raumtemperatur	0.72 µΩ·m	0.0000143 Ω·in
Wärmeausdehnungskoeffizient	Raumtemperatur	16.0 x 10⁻⁶ /K	8.9 x 10⁻⁶ /°F

Die Dichte von 308 Edelstahl macht ihn geeignet für Anwendungen, bei denen das Gewicht eine Überlegung ist, während seine Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität in Hochtemperaturanwendungen von entscheidender Bedeutung sind, wie bei Wärmetauschern und Ofenkomponenten.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosionsmittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandsbewertung	Notizen
Chloride	3-10	20-60 / 68-140	Gut	Risiko von Lochkorrosion
Schwefelsäure	10-30	20-60 / 68-140	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Spannungsrissen
Essigsäure	5-20	20-60 / 68-140	Ausgezeichnet	Gute Beständigkeit
Meereswasser	-	20-60 / 68-140	Gut	Risiko von Spaltkorrosion
Ammoniak	-	20-60 / 68-140	Ausgezeichnet	Beständig gegen Spannungsrisskorrosion

308 Edelstahl zeigt hervorragende Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Umgebungen, insbesondere in sauren und alkalischen Bedingungen. Allerdings ist er anfällig für Spannungsrisskorrosion in chlorideichen Umgebungen, was in maritimen Anwendungen eine kritische Überlegung sein kann. Im Vergleich zu 304 Edelstahl bietet 308 eine verbesserte Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion, was ihn zu einer besseren Wahl für Anwendungen in rauen Umgebungen macht.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Max. kontinuierliche Betriebstemperatur	870	1600	Geeignet für Hochtemperaturanwendungen
Max. intermittierende Betriebstemperatur	925	1700	Kann kurzfristige Exposition standhalten
Skalierungstemperatur	900	1650	Risiko der Oxidation über dieser Temperatur
Überlegungen zur Kriechfestigkeit	600	1112	Beginnt bei erhöhten Temperaturen an Festigkeit zu verlieren

Bei erhöhten Temperaturen behält 308 Edelstahl seine mechanischen Eigenschaften und zeigt eine gute Oxidationsbeständigkeit. Langfristige Exposition bei Temperaturen über 900 °C (1650 °F) kann zu Skalierung und Abbau der schützenden Oxidschicht führen, was in Hochtemperaturanwendungen sorgfältige Überlegungen erfordert.

Verarbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlenes Füllmetall (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Notizen
TIG	ER308L	Argon	Niedriger Kohlenstoffgehalt zur Verringerung der Carbidausscheidung
MIG	ER308L	Argon/CO2	Gut für dickere Abschnitte
SMAW	E308L	-	Geeignet für alle Positionen

308 Edelstahl ist hoch schweißbar, was ihn zur bevorzugten Wahl für Schweißanwendungen macht. Eine Vorwärmung ist in der Regel nicht erforderlich, aber eine Nachbehandlung kann vorteilhaft sein, um Spannungen abzubauen und die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Häufige Fehler sind Porosität und Risse, die durch ordnungsgemäße Schweißtechniken gemildert werden können.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	[308 Edelstahl]	AISI 1212	Notizen/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	30%	100%	Benötigt scharfe Werkzeuge und langsamere Geschwindigkeiten
Typische Schnittgeschwindigkeit	30 m/min	60 m/min	Verwendung von Kühlmittel empfohlen

308 Edelstahl hat eine geringere Bearbeitbarkeit im Vergleich zu Kohlenstoffstählen, was eine sorgfältige Auswahl der Werkzeuge und Schneidparameter erfordert. Hochgeschwindigkeitsstahl oder Hartmetallwerkzeuge werden empfohlen, und die Verwendung von Schneidflüssigkeiten kann die Werkzeuglebensdauer und Oberflächenbeschaffenheit verbessern.

Formbarkeit

308 Edelstahl zeigt eine gute Formbarkeit, die kalte und warme Umformungsprozesse ermöglicht. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass übermäßige Arbeitshärtung auftreten kann, was eine sorgfältige Kontrolle der Biegeradien und Umformtechniken erfordert, um Risse zu vermeiden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlungsmethode	Hauptzweck / Erwartetes Ergebnis
Glühen	1010 - 1120 / 1850 - 2050	30 Minuten	Luft	Abbau von Spannungen, Verbesserung der Duktilität
Ausbildung	1000 - 1100 / 1830 - 2010	30 Minuten	Wasser	Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit

Wärmebehandlungsprozesse wie Glühen und Lösungsglühen sind entscheidend für die Optimierung der Mikrostruktur und Eigenschaften von 308 Edelstahl. Diese Behandlungen helfen, innere Spannungen abzubauen und die Korrosionsbeständigkeit des Materials zu verbessern, was es für anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Wesentliche Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (kurz)
Bau	Strukturelle Komponenten	Hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit	Dauerhaftigkeit in rauen Umgebungen
Automobil	Auspuffanlagen	Hochtemperaturfestigkeit, Schweißbarkeit	Leistung unter thermischem Stress
Luftfahrt	Triebwerksteile	Hohe Festigkeit, Oxidationsbeständigkeit	Sicherheit und Zuverlässigkeit in großen Höhen
Lebensmittelverarbeitung	Ausrüstung und Rohrleitungen	Korrosionsbeständigkeit, einfache Reinigung	Hygiene und Haltbarkeit

308 Edelstahl wird in verschiedenen Branchen aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit weit eingesetzt. Im Bausektor wird er aufgrund seiner hohen Festigkeit für strukturelle Komponenten bevorzugt, die rauen Umgebungen ausgesetzt sind. In der Automobil- und Luftfahrtindustrie machen seine Hochtemperaturfestigkeit und Schweißbarkeit ihn ideal für kritische Anwendungen.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einsichten

Merkmal/Eigenschaft	308 Edelstahl	304 Edelstahl	316 Edelstahl	Kurz Pro/Con oder Trade-off Hinweis
Wesentliche mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Mittelstarke Festigkeit	Hohe Festigkeit	308 bietet bessere Hochtemperaturleistung als 304
Wesentliches Korrosionsaspekt	Gut in sauren Umgebungen	Gut in allgemeinen Umgebungen	Ausgezeichnet in chlorideichen Umgebungen	316 ist überlegen für maritime Anwendungen
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Gut	308 wird für Schweißanwendungen bevorzugt
Bearbeitbarkeit	Mittelmäßig	Gut	Mittelmäßig	304 ist einfacher zu bearbeiten als 308
Formbarkeit	Gut	Ausgezeichnet	Gut	304 hat eine bessere Formbarkeit als 308
Ungefährer relativer Preis	Mittel	Niedrig	Hoch	308 ist kostengünstiger als 316
Typische Verfügbarkeit	Üblich	Sehr üblich	Üblich	304 ist am weitesten verbreitet erhältlich

Bei der Auswahl von 308 Edelstahl umfassen die Überlegungen seine Kosteneffizienz, Verfügbarkeit und spezifische Anwendungsanforderungen. Während er hervorragende Leistungen in Hochtemperatur- und korrosiven Umgebungen bietet, ist er möglicherweise nicht die beste Wahl für jede Anwendung, insbesondere wo Chloridexposition ein Problem darstellen könnte. Die Wahl zwischen den Klassen 308, 304 und 316 hängt von den spezifischen Umweltbedingungen und mechanischen Anforderungen der Anwendung ab.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 308 Edelstahl ein vielseitiges Material mit einem starken Gleichgewicht von Eigenschaften ist, das ihn für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere im Schweißen und in Hochtemperaturumgebungen geeignet macht. Seine einzigartige Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Schweißbarkeit gewährleistet seine anhaltende Relevanz in der modernen Technik und Fertigung.