314 Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

314 Edelstahl wird als austenitischer Edelstahl klassifiziert, der durch seinen hohen Chrom- und Nickelgehalt bemerkenswert ist, was seine Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften verbessert. Diese Legierung enthält hauptsächlich etwa 24 % Chrom und 19 % Nickel, zusammen mit einem kleinen Prozentsatz an Molybdän, das seine Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion weiter verbessert. Der hohe Nickelgehalt trägt zu seiner ausgezeichneten Duktilität und Formbarkeit bei, was ihn für verschiedene Anwendungen geeignet macht, in denen diese Eigenschaften entscheidend sind.

Umfassende Übersicht

314 Edelstahl ist bekannt für seine außergewöhnliche Hochtemperaturfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit, was ihn in Umgebungen, in denen hohe Temperaturen vorherrschen, zur bevorzugten Wahl macht. Zu seinen wesentlichen Eigenschaften gehören eine hervorragende Schweißbarkeit, gute Zerspanbarkeit und eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Oxidation und Scale bei hohen Temperaturen.

Vorteile (Pro):
- Hochtemperaturbeständigkeit: Geeignet für Anwendungen in Umgebungen mit erhöhten Temperaturen, die Festigkeit und Stabilität beibehalten.
- Korrosionsbeständigkeit: Hervorragende Beständigkeit gegenüber verschiedenen korrosiven Umgebungen, einschließlich sauren und alkalischen Bedingungen.
- Duktilität und Formbarkeit: Der hohe Nickelgehalt ermöglicht einfache Form- und Umformprozesse.

Nachteile (Kontra):
- Kosten: Höherer Legierungsgehalt führt zu höheren Materialkosten im Vergleich zu Edelstahl niedrigerer Güte.
- Tempernhärte: Obwohl er gute Formbarkeit hat, kann er schnell verfestigen, was bei der Bearbeitung sorgfältige Handhabung erfordert.

Historisch wurde 314 Edelstahl in Anwendungen wie Ofenteilen, Wärmetauschern und chemischen Verarbeitungsanlagen verwendet, da er extremen Bedingungen standhalten kann. Seine Marktposition ist stark, insbesondere in Branchen, die Materialien benötigen, die rauen Umgebungen standhalten können.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Güte	Land/Region des Ursprungs	Bemerkungen
UNS	S31400	USA	Nächster Äquivalent zu AISI 314
AISI/SAE	314	USA	Allgemein verwendete Bezeichnung
ASTM	A240	USA	Standardvorschrift für Edelstahlplatten
EN	1.4312	Europa	Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede
JIS	SUS314	Japan	Ähnliche Eigenschaften, in japanischen Anwendungen verwendet

Die oben aufgeführten äquivalenten Güten können subtile Unterschiede in der Zusammensetzung aufweisen, insbesondere in den Gehalten von Nickel und Chrom, die die Leistung in spezifischen Anwendungen beeinflussen können. Während sowohl 314 als auch 316 Edelstahl eine gute Korrosionsbeständigkeit bieten, hat 316 zusätzliches Molybdän, das die Beständigkeit gegen Chloride verbessert.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol)	Prozentbereich (%)
Chrom (Cr)	24.0 - 26.0
Nickel (Ni)	19.0 - 22.0
Molybdän (Mo)	2.0 - 3.0
Kohlenstoff (C)	≤ 0.08
Mangan (Mn)	2.0 - 3.0
Silizium (Si)	≤ 1.0
Phosphor (P)	≤ 0.045
Schwefel (S)	≤ 0.03

Die Hauptfunktion von Chrom besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, während Nickel zur Duktilität und Zähigkeit beiträgt. Molybdän verbessert die Lochfraßbeständigkeit, insbesondere in Chloridumgebungen. Der niedrige Kohlenstoffgehalt minimiert die Karbidniederschläge und verbessert die Schweißbarkeit.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethode
Zugfestigkeit	Angelassen	520 - 750 MPa	75 - 109 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0.2 % Versatz)	Angelassen	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Dehnung	Angelassen	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Querschnittsverringerung	Angelassen	60 - 70%	60 - 70%	ASTM E8
Härte (Rockwell B)	Angelassen	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	ASTM E18
Schlagfestigkeit (Charpy)	-40°C	40 J	30 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination aus hoher Zugfestigkeit und hervorragender Dehnung macht 314 Edelstahl geeignet für Anwendungen, die sowohl Festigkeit als auch Duktilität erfordern. Seine Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen ist ebenfalls bemerkenswert, was die strukturelle Integrität in kalten Umgebungen gewährleistet.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	20°C	8.0 g/cm³	0.289 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Wärmeleitfähigkeit	20°C	16.3 W/m·K	112 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Spezifische Wärmekapazität	20°C	500 J/kg·K	0.119 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	20°C	0.72 µΩ·m	0.72 µΩ·in
Wärmeausdehnungskoeffizient	20-100°C	16.0 x 10⁻⁶/K	8.9 x 10⁻⁶/°F

Die Dichte und der Schmelzpunkt zeigen, dass 314 Edelstahl hohen Temperaturen standhalten kann, ohne sich signifikant zu verformen. Seine Wärmeleitfähigkeit ist moderat, was ihn für Anwendungen geeignet macht, in denen Wärmeabfuhr erforderlich ist, während die spezifische Wärmekapazität es ihm ermöglicht, Wärme effektiv zu absorbieren und zu speichern.

Korrosionsbeständigkeit

Zersetzender Stoff	Konzentration (%)	Temperatur (°C)	Beständigkeitsbewertung	Hinweise
Chloride	0 - 10	20 - 60	Gut	Risiko von Lochfraßkorrosion
Schwefelsäure	0 - 10	20 - 40	Fair	Empfindlich gegenüber SCC
Salpetersäure	0 - 20	20 - 60	Hervorragend	Sehr beständig
Meerwasser	-	20 - 40	Gut	Risiko von lokalisierter Korrosion

314 Edelstahl zeigt hervorragende Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von korrosiven Umgebungen, insbesondere in Salpetersäure und anderen oxidierenden Mitteln. Er ist jedoch anfällig für Lochfraßkorrosion in Chloridumgebungen, was eine kritische Überlegung in maritimen Anwendungen darstellt. Im Vergleich zu 316 Edelstahl, der aufgrund seines Molybdängehalts eine bessere Beständigkeit gegenüber Chloriden aufweist, ist 314 möglicherweise nicht die beste Wahl für hochsalzige Umgebungen.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale Betriebstemperatur	1150	2100	Geeignet für längeren Einsatz
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	1050	1922	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	900	1652	Risiko von Oxidation über dieser Temperatur
Überlegungen zur Kriechwiderstandsfähigkeit	800	1472	Beginnt sich bei dieser Temperatur zu verschlechtern

Bei erhöhten Temperaturen behält 314 Edelstahl seine Stärke und Oxidationsbeständigkeit, was ihn ideal für Hochtemperaturanwendungen wie Ofenteile und Wärmetauscher macht. Es ist jedoch Vorsicht geboten, um eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 1150 °C zu vermeiden, da dies zu erheblichen Materialeigenschaftenabbau führen kann.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlene Füllmetall (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
TIG	ER314	Argon	Ausgezeichnet für dünne Abschnitte
MIG	ER314	Argon + CO2-Gemisch	Gut für dickere Abschnitte
SMAW	E314	-	Erfordert Vorwärmung

314 Edelstahl ist hoch schweißbar, insbesondere bei Verwendung von TIG- und MIG-Verfahren. Vorwärmen kann erforderlich sein, um Rissbildung zu vermeiden, insbesondere in dickeren Abschnitten. Eine Nachbehandlung nach dem Schweißen kann die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht verbessern.

Zerspanbarkeit

Zerspanungsparameter	314 Edelstahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Zerspanungsindex	30	100	Erfordert langsamere Geschwindigkeiten
Typische Schnittgeschwindigkeit	30 m/min	60 m/min	Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge

Die Bearbeitung von 314 Edelstahl kann aufgrund seiner Arbeitshärteeigenschaften herausfordernd sein. Es wird empfohlen, Hartmetallwerkzeuge zu verwenden und niedrigere Schnittgeschwindigkeiten beizubehalten, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Formbarkeit

314 Edelstahl zeigt eine hervorragende Formbarkeit, was ihn für kälte- und warmumformende Prozesse geeignet macht. Seine hohe Duktilität ermöglicht erhebliche Verformungen ohne Bruch, obwohl Vorsicht geboten ist, um übermäßige Arbeitshärtung zu vermeiden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltedauer	Kühlmethode	Primärer Zweck / Erwünschtes Ergebnis
Glühen	1050 - 1150 / 1922 - 2100	1 - 2 Stunden	Luft	Spannungen abbauen, Duktilität verbessern
Lösungsbehandlung	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 Minuten	Wasser	Korrosionsbeständigkeit verbessern

Wärmebehandlungsprozesse wie Glühen und Lösungsbehandlung sind entscheidend für die Optimierung der Mikrostruktur von 314 Edelstahl. Diese Prozesse helfen, innere Spannungen abzubauen und die Korrosionsbeständigkeit des Materials zu erhöhen.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Wesentliche Stahlmerkmale, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (kurz)
Luft- und Raumfahrt	Motorbauteile	Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit	Zuverlässigkeit unter extremen Bedingungen
Chemische Verarbeitung	Reaktoren und Wärmetauscher	Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit	Haltbarkeit in rauen Umgebungen
Lebensmittelverarbeitung	Öfen und Grillgeräte	Nicht reaktive Oberfläche, einfache Reinigung	Hygiene- und Sicherheitsstandards

Weitere Anwendungen umfassen:
* Ofenauskleidungen
* Wärmebehandlungsvorrichtungen
* Abgasysteme in Automobilanwendungen

Die Wahl von 314 Edelstahl in diesen Anwendungen beruht hauptsächlich auf seiner Fähigkeit, hohen Temperaturen und korrosiven Umgebungen standzuhalten, was Langlebigkeit und Zuverlässigkeit gewährleistet.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	314 Edelstahl	316 Edelstahl	304 Edelstahl	Kurzpro/kontra oder Trade-off-Hinweis
Wesentliche mechanische Eigenschaft	Hohe Zugfestigkeit	Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit	Gute allgemeine Eigenschaften	314 ist besser für hohe Temperaturen, 316 für Chloride
Wesentliche Korrosionsaspekte	Gut in oxidierenden Umgebungen	Überlegen in Chloridumgebungen	Moderate Beständigkeit	316 wird für maritime Anwendungen bevorzugt
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Gut	Ausgezeichnet	Alle Gütegrade sind schweißbar, aber 314 erfordert Vorsicht
Zerspanbarkeit	Moderat	Gut	Ausgezeichnet	314 ist schwieriger zu bearbeiten als 304 und 316
Formbarkeit	Gut	Gut	Ausgezeichnet	304 ist am einfachsten zu formen
Ungefährer relativer Preis	Höher	Höher	Niedriger	304 ist am kosteneffektivsten
Typische Verfügbarkeit	Moderat	Hoch	Hoch	304 ist weit verbreitet verfügbar

Bei der Auswahl von 314 Edelstahl müssen Überlegungen wie Kosten, Verfügbarkeit und spezifische Anwendungsanforderungen bewertet werden. Obwohl er eine überlegene Leistung bei hohen Temperaturen bietet, können seine höheren Kosten und Arbeitshärteeigenschaften seine Verwendung in einigen Anwendungen im Vergleich zu gängigeren Güten wie 304 und 316 einschränken.

Zusammenfassend ist 314 Edelstahl ein vielseitiges und robustes Material, das für Hochtemperatur- und korrosive Umgebungen geeignet ist. Seine einzigartigen Eigenschaften machen ihn zu einer hervorragenden Wahl für spezialisierte Anwendungen, obwohl eine sorgfältige Berücksichtigung seiner Einschränkungen und Alternativen für eine optimale Materialauswahl unerlässlich ist.