310S Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen
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310S Edelstahl ist ein austenitischer Edelstahl, der für seine hervorragende Hochtemperatureigenschaften und Oxidationsbeständigkeit bekannt ist. Er besteht hauptsächlich aus Eisen, Chrom und Nickel, mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt, der die Schweißbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen interkristalline Korrosion verbessert. Die wichtigsten legierenden Elemente sind:
- Chrom (Cr): Typischerweise 24-26%, was die Korrosionsbeständigkeit bietet und zur Gesamtfestigkeit des Stahls beiträgt.
- Nickel (Ni): Normalerweise 19-22%, was Zähigkeit und Verformbarkeit, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, verbessert.
- Molybdän (Mo): In geringen Mengen vorhanden (bis zu 0,75%), was den Widerstand gegen Loch- und Spaltenkorrosion verbessert.
Wesentliche Eigenschaften
310S Edelstahl zeichnet sich aus durch:
- Hochtemperaturbeständigkeit: Geeignet für Anwendungen mit Temperaturen bis zu 1150°C (2100°F).
- Korrosionsbeständigkeit: Hervorragende Beständigkeit gegen Oxidation und Sulfidation.
- Gute Schweißbarkeit: Der niedrige Kohlenstoffgehalt minimiert das Risiko der Karbid-Ausfällung während des Schweißens.
Vorteile und Einschränkungen
Vorteile:
- Außergewöhnliche Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion bei hohen Temperaturen.
- Gute mechanische Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen.
- Hervorragende Schweißbarkeit und Formbarkeit.
Einschränkungen:
- Höhere Kosten im Vergleich zu niedrigeren Edelstahlqualitäten.
- Nicht geeignet für Anwendungen in starken reduzierenden Umgebungen.
Historisch wurde 310S aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften in Branchen wie der petrochemischen Industrie, der Stromerzeugung und der Lebensmittelverarbeitung weit verbreitet eingesetzt.
Alternative Namen, Standards und Entsprechungen
Normungsorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region der Herkunft | Hinweise/Anmerkungen |
---|---|---|---|
UNS | S31008 | USA | Nächste Entsprechung zu AISI 310 |
AISI/SAE | 310S | USA | Niedriger Kohlenstoffvariante von 310 |
ASTM | A240 | USA | Standardvorgabe für Edelstahlplatten |
EN | 1.4845 | Europa | Entsprechung in den europäischen Standards |
JIS | SUS310S | Japan | Japanische Standardbezeichnung |
GB | 00Cr25Ni20 | China | Chinesische Entsprechung mit geringfügigen Zusammensetzungsunterschieden |
Die Unterschiede zwischen diesen Entsprechungen können die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen. Beispielsweise können Unterschiede im Nickelgehalt zwischen S31008 und SUS310S die Korrosionsbeständigkeit in bestimmten Umgebungen beeinflussen.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
---|---|
Fe (Eisen) | Rest |
Cr (Chrom) | 24,0 - 26,0 |
Ni (Nickel) | 19,0 - 22,0 |
Mo (Molybdän) | 0,0 - 0,75 |
C (Kohlenstoff) | ≤ 0,08 |
Mn (Mangan) | ≤ 2,0 |
Si (Silizium) | ≤ 1,0 |
P (Phosphor) | ≤ 0,045 |
S (Schwefel) | ≤ 0,03 |
Die Hauptfunktion von Chrom besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, während Nickel Zähigkeit und Verformbarkeit verbessert. Molybdän trägt zur Lochkorrosionsbeständigkeit bei, was 310S für raue Umgebungen geeignet macht.
Mechanische Eigenschaften
Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Testmethode |
---|---|---|---|---|
Zugfestigkeit | Geglüht | 520 - 720 MPa | 75 - 104 ksi | ASTM E8 |
Streckgrenze (0,2 % Offset) | Geglüht | 205 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
Dehnung | Geglüht | 40 - 50 % | 40 - 50 % | ASTM E8 |
Härte (Rockwell B) | Geglüht | 70 - 90 HRB | 70 - 90 HRB | ASTM E18 |
Impact-Widerstand | -20°C (-4°F) | 40 J | 30 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination aus hoher Zug- und Streckfestigkeit sowie guter Dehnung macht 310S geeignet für Anwendungen, die strukturelle Integrität unter mechanischer Belastung erfordern.
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
---|---|---|---|
Dichte | Raumtemperatur | 7,93 g/cm³ | 0,286 lb/in³ |
Schmelzpunkt | - | 1400 - 1450 °C | 2550 - 2642 °F |
Wärmeleitfähigkeit | Raumtemperatur | 16,2 W/m·K | 112 BTU·in/h·ft²·°F |
Spezifische Wärmekapazität | Raumtemperatur | 500 J/kg·K | 0.12 BTU/lb·°F |
Elektrischer Widerstand | Raumtemperatur | 0,72 µΩ·m | 0,72 µΩ·in |
Die Dichte und der Schmelzpunkt zeigen, dass 310S hohe Temperaturen aushalten kann, was ihn für Anwendungen in extremen Umgebungen geeignet macht. Seine Wärmeleitfähigkeit ist mäßig, was vorteilhaft für Anwendungen ist, die Wärmehaltung erfordern.
Korrosionsbeständigkeit
Korrosives Mittel | Konzentration (%) | Temperatur (°C/°F) | Widerstandsbewertung | Hinweise |
---|---|---|---|---|
Chloride | 0 - 10 | 20 - 60 | Gut | Risiko von Lochkorrosion |
Schwefelsäure | 0 - 10 | 20 - 50 | Fair | Empfindlich gegenüber Risskorrosion (SCC) |
Essigsäure | 0 - 10 | 20 - 60 | Gut | Mäßiger Widerstand |
Meerwasser | - | 20 - 30 | Hervorragend | Beständig gegen Korrosion |
310S Edelstahl zeigt hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation und Korrosion in verschiedenen Umgebungen, einschließlich atmosphärischer, saurer und salzhaltiger Bedingungen. Dennoch kann er in Chlorid-Umgebungen anfällig für Risskorrosion (SCC) sein.
Im Vergleich zu Qualitäten wie 316L, die Molybdän für eine verbesserte Lochkorrosionsbeständigkeit enthalten, kann 310S in Hochtemperaturanwendungen besser abschneiden, jedoch möglicherweise nicht so effektiv in chloridreichen Umgebungen.
Hitzebeständigkeit
Eigenschaft/Grenze | Temperatur (°C) | Temperatur (°F) | Bemerkungen |
---|---|---|---|
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur | 1150 °C | 2100 °F | Geeignet für Hochtemperaturanwendungen |
Maximale intermittierende Betriebstemperatur | 1050 °C | 1922 °F | Nur kurzfristige Exposition |
Skalierungstemperatur | 900 °C | 1652 °F | Risiko der Oxidation über diesen Punkt hinaus |
310S behält seine Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen, was ihn ideal für Ofenkomponenten und Wärmetauscher macht. Eine längere Exposition über die maximale Betriebstemperatur hinaus kann jedoch zu Skalierung und einer verminderten mechanischen Festigkeit führen.
Bearbeitungseigenschaften
Schweißbarkeit
Schweißverfahren | Empfohlenes Zusatzmetall (AWS-Klassifikation) | Typisches Schutzgas/Flussmittel | Hinweise |
---|---|---|---|
TIG | ER310S | Argon | Hervorragend für dünne Sektionen |
MIG | ER310 | Argon + CO2 | Gut für dickere Sektionen |
SMAW | E310-16 | - | Geeignet für alle Positionen |
310S ist sehr gut schweißbar, mit empfohlenen Zusatzmetallen, die seiner Zusammensetzung entsprechen. Vor- und Nachbehandlung des Schweißens können die Qualität der Schweißnähte verbessern und das Risiko von Rissen reduzieren.
Zerspanbarkeit
Zerspanungsparameter | 310S | AISI 1212 | Hinweise/Tipps |
---|---|---|---|
Relativer Zerspanungsindex | 30% | 100% | Erfordert langsamere Schnittgeschwindigkeiten |
Typische Schnittgeschwindigkeit | 20 m/min | 60 m/min | Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge für beste Ergebnisse |
Die Zerspanung von 310S kann aufgrund seiner Zähigkeit und Eigenschaft der Werkhärtung herausfordernd sein. Optimale Bedingungen umfassen die Verwendung von scharfen Werkzeugen und langsameren Schnittgeschwindigkeiten, um übermäßigen Verschleiß zu vermeiden.
Formbarkeit
310S zeigt eine gute Formbarkeit, die kaltes und heißes Arbeiten ermöglicht. Dennoch kann seine Werkhärtungsrate zu Herausforderungen beim Formen komplexer Formen führen. Empfohlene Biegeradien sollten größer sein als die für niedrigere Grades, um Risse zu vermeiden.
Wärmebehandlung
Behandlungsprozess | Temperaturbereich (°C/°F) | Typische Haltezeit | Kühlmethode | Hauptzweck / Erwartetes Ergebnis |
---|---|---|---|---|
Glühen | 1050 - 1150 °C / 1922 - 2100 °F | 1 - 2 Stunden | Luft oder Wasser | Spannungen abbauen, Verformbarkeit verbessern |
Loslösung | 1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F | 30 Minuten | Wasser | Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit |
Wärmebehandlungsprozesse wie Glühen können die Verformbarkeit und Zähigkeit von 310S erheblich verbessern, was ihn für anspruchsvolle Anwendungen geeigneter macht.
Typische Anwendungen und Endverwendungen
Industrie/Sektor | Beispiel für spezifische Anwendung | Wesentliche Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden | Grund für die Auswahl (kurz) |
---|---|---|---|
Petrochemie | Wärmetauscher | Hochtemperaturfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit | Wichtig für die Haltbarkeit |
Kraftwerk | Boilerkomponenten | Oxidationsbeständigkeit, mechanische Festigkeit | Kritisch für die Effizienz |
Lebensmittelverarbeitung | Öfen und Herde | Sauberkeit, Hochtemperaturstabilität | Erfüllt Hygieneanforderungen |
Luftfahrt | Auspuffsysteme | Leichtgewicht, hohe Festigkeit | Reduziert das Gewicht bei gleichbleibender Leistung |
310S wird für Anwendungen gewählt, die Hochtemperaturstabilität und Widerstand gegen korrosive Umgebungen erfordern, was ihn ideal für Branchen macht, in denen Zuverlässigkeit von größter Bedeutung ist.
Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Erkenntnisse
Merkmal/Eigenschaft | 310S | 316L | 321 | Kurz Pro-/Kontra- oder Abwägungshinweis |
---|---|---|---|---|
Wesentliche mechanische Eigenschaft | Hohe Zugfestigkeit | Gute Korrosionsbeständigkeit | Exzellente Hochtemperaturstabilität | 310S ist stärker bei hohen Temperaturen |
Wesentlicher Korrosionsaspekt | Gut bei hohen Temperaturen | Besser in Chloridumgebungen | Gut bei hohen Temperaturen | 316L gewinnt in salzhaltigen Bedingungen |
Schweißbarkeit | Exzellent | Gut | Ausreichend | 310S ist einfacher zu schweißen |
Zerspanbarkeit | Mäßig | Hoch | Niedrig | 316L ist einfacher zu zerspanen |
Ungefähr relativer Preis | Mäßig | Höher | Mäßig | Kosten variieren je nach Marktbedingungen |
Typische Verfügbarkeit | Allgemein | Sehr häufig | Weniger häufig | 310S ist weit verbreitet verfügbar |
Bei der Auswahl von 310S sollten seine Hochtemperatureigenschaften und Korrosionsbeständigkeit im Verhältnis zu den spezifischen Anforderungen der Anwendung berücksichtigt werden. Während es teurer sein kann als niedrigere Grades, kann seine Haltbarkeit zu geringeren Wartungskosten auf lange Sicht führen. Darüber hinaus macht seine Verfügbarkeit in verschiedenen Formen (Blech, Platten, Rohre) ihn zu einer vielseitigen Wahl für viele Ingenieuranwendungen.