316LN Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

316LN-Edelstahl ist eine kohlenstoffarme, stickstoffveredelte Version des 316-Edelstahlgrades, der als austenitischer Edelstahl klassifiziert ist. Er besteht hauptsächlich aus Eisen, Chrom, Nickel und Molybdän, wobei Stickstoff hinzugefügt wird, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Die typische Zusammensetzung von 316LN umfasst etwa 16-18% Chrom, 10-14% Nickel und 2-3% Molybdän, mit Stickstoffgehalten von etwa 0,1-0,2%. Diese einzigartige Kombination von Legierungselementen trägt zu seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, hohen Festigkeit und guten Schweißbarkeit bei.

Eigenschaften und Merkmale

316LN-Edelstahl ist bekannt für seine überlegene Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen. Der niedrige Kohlenstoffgehalt minimiert das Risiko der Karbidprecipitation beim Schweißen, was ihn für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern, geeignet macht. Die Zugabe von Stickstoff verbessert die Zugfestigkeit und die Streckgrenze, was ihn zur bevorzugten Wahl in anspruchsvollen Anwendungen macht.

Vorteile:
- Exzellente Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in maritimen und chemischen Umgebungen.
- Hohe Festigkeit und Zähigkeit bei erhöhten Temperaturen.
- Gute Schweißbarkeit und Formbarkeit.
- Geringes Risiko der Sensibilisierung aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts.

Einschränkungen:
- Höhere Kosten im Vergleich zu Standard-Edelstählen.
- Nicht so leicht verfügbar wie gebräuchlichere Grades wie 304 oder 316.
- Eingeschränkte Beständigkeit gegen bestimmte reduzierende Säuren.

Historisch gesehen war 316LN in Branchen wie der petrochemischen Industrie, der Schifffahrt und der Pharmazie von Bedeutung, wo seine Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften entscheidend sind.

Alternative Namen, Standards und Entsprechungen

Normungsorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region der Herkunft	Hinweise/Anmerkungen
UNS	S31653	USA	Nächste Entsprechung zu 316L mit erhöhtem Stickstoffgehalt.
AISI/SAE	316LN	USA	Kohlenstoffarme Variante von 316 mit verbesserter Festigkeit.
ASTM	A240/A240M	USA	Standard-Spezifikation für Edelstahlplatten aus Chrom und Chrom-Nickel.
EN	1.4406	Europa	Entspricht 316LN mit ähnlichen Eigenschaften.
JIS	SUS316LN	Japan	Japanische Standardschnittstelle mit geringfügigen Zusammensetzungsunterschieden.

Die Unterschiede zwischen 316LN und seinen Entsprechungen liegen oft im Stickstoffgehalt und spezifischen mechanischen Eigenschaften, die die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen können. Während 316L für seine hervorragende Schweißbarkeit bekannt ist, bietet 316LN eine verbesserte Festigkeit, was ihn für hochbelastete Umgebungen geeigneter macht.

Schlüsselmerkmale

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
Fe (Eisen)	Rest
Cr (Chrom)	16,0 - 18,0
Ni (Nickel)	10,0 - 14,0
Mo (Molybdän)	2,0 - 3,0
N (Stickstoff)	0,1 - 0,2
C (Kohlenstoff)	≤ 0,03

Die Hauptfunktion von Chrom besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, während Nickel die Zähigkeit und Duktilität verbessert. Molybdän bietet zusätzliche Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen. Stickstoff erhöht die Festigkeit und verbessert die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Bedingung/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Angeglüht	520 - 720 MPa	75 - 104 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Offset)	Angeglüht	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Elongation	Angeglüht	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Härte (Rockwell B)	Angeglüht	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Schlagfestigkeit	-20°C	40 J	29,5 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination aus hoher Zug- und Streckgrenze sowie guter Dehnung macht 316LN geeignet für Anwendungen, die strukturelle Integrität unter mechanischer Belastung erfordern. Seine Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen gewährleistet die Leistung in kryogenen Umgebungen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Bedingung/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemperatur	8,0 g/cm³	0,289 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich	-	1375 - 1400 °C	2500 - 2550 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	16 W/m·K	92 BTU·in/ft²·h·°F
Specifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Elektrischer Widerstand	Raumtemperatur	0,72 µΩ·m	0,00000072 Ω·m
Wärmeausdehnungskoeffizient	20 - 100 °C	16,0 x 10⁻⁶ /K	8,9 x 10⁻⁶ /°F

Die Dichte und der Schmelzpunkt zeigen, dass 316LN hohen Temperaturanwendungen standhalten kann, während seine Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität ihn für Wärmetauscher geeignet machen. Der niedrige elektrische Widerstand ist vorteilhaft in Anwendungen, die elektrische Leitfähigkeit erfordern.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Agens	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Beständigkeitsbewertung	Hinweise
Chloride	3-10%	20-60°C / 68-140°F	Ausgezeichnet	Risiko von Lochkorrosion.
Schwefelsäure	10-20%	20-50°C / 68-122°F	Gut	Begrenzte Beständigkeit, insbesondere bei höheren Temperaturen.
Salzsäure	5-10%	20-40°C / 68-104°F	Fair	Nicht für längere Exposition empfohlen.
Meerwasser	-	Ambient	Ausgezeichnet	Hochgradig beständig gegen marine Umgebungen.

316LN zeigt hervorragende Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Agenzien, insbesondere in marinen Umgebungen, in denen Chloride verbreitet sind. Es ist jedoch weniger beständig gegen starke Säuren wie Salzsäure, wo alternative Materialien möglicherweise geeigneter sind. Im Vergleich zu 304 und 316-Edelstählen bietet 316LN eine überlegene Beständigkeit gegen Lochkorrosion und Spannungsrisskorrosion, was es zur bevorzugten Wahl in aggressiven Umgebungen macht.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Anmerkungen
Maximale Dauerbetriebstemperatur	925 °C	1700 °F	Geeignet für Hochtemperaturanwendungen.
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	870 °C	1600 °F	Kann kurzfristige Exposition gegenüber höheren Temperaturen aushalten.
Skalierungstemperatur	800 °C	1470 °F	Risiko von Oxidation über dieser Temperatur.
Überlegungen zur Kriechfestigkeit	600 °C	1112 °F	Kriechbeständigkeit beginnt über dieser Temperatur zu sinken.

316LN behält seine Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen, was ihn geeignet für Anwendungen wie Wärmetauscher und Druckbehälter macht. Es muss jedoch darauf geachtet werden, Oxidation und Skalierung bei hohen Temperaturen zu vermeiden.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlene Füllmetalle (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
TIG	ER316L	Argon	Ausgezeichnet für dünne Abschnitte.
MIG	ER316L	Argon + 2% CO2	Gut für dickere Abschnitte.
SMAW	E316L	-	Geeignet für Feldausführungen.

316LN ist hoch schweißbar, wobei die empfohlenen Füllmetalle Kompatibilität gewährleisten und die Korrosionsbeständigkeit aufrechterhalten. Vor- und Nachwärmebehandlungen sind aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts oft nicht erforderlich, was das Risiko der Sensibilisierung verringert.

Spanbarkeit

Spanungsparameter	316LN	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	45%	100%	316LN ist schwieriger zu bearbeiten.
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	25-30 m/min	50-60 m/min	Karbidwerkzeuge für beste Ergebnisse verwenden.

Die Bearbeitung von 316LN erfordert sorgfältige Überlegungen zu Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeugen aufgrund seiner eigenschaftsähnlichen Merkmale. Karbidwerkzeuge werden empfohlen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Formbarkeit

316LN zeigt eine gute Formbarkeit, die kalte und heiße Formungsprozesse ermöglicht. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass übermäßiges Kaltverformen zu einer erhöhten Härte und verringerter Duktilität führen kann. Empfohlene Biegeradien sollten beachtet werden, um Rissbildung während der Formung zu vermeiden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlungsmethode	Primärer Zweck / Erwartetes Ergebnis
Lösungsannealing	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	30 Minuten	Luft oder Wasser	Karbid auflösen, Korrosionsbeständigkeit verbessern.
Spannungsabbau	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 Stunde	Luft	Restspannungen reduzieren.

Während der Wärmebehandlung durchläuft 316LN metallurgische Transformationen, die seine Mikrostruktur verbessern, die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit erhöhen. Lösungsannealing ist besonders effektiv, um die Duktilität nach dem Kaltverformen wiederherzustellen.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Beispiel für spezielle Anwendungen	Wichtige Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (kurz)
Marine	Schiffbau	Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit	Exposition gegenüber Meerwasser.
Chemie	Prozessleitung	Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit	Umgang mit aggressiven Chemikalien.
Pharmazeutisch	Gerätefertigung	Sauberkeit, Korrosionsbeständigkeit	Einhaltung der Hygienevorschriften.
Öl & Gas	Offshore-Plattformen	Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit	Schlechte Umgebungsbedingungen.

Weitere Anwendungen sind:
* Lebensmittelverarbeitungsanlagen
* Wärmetauscher
* Druckbehälter
* Ventile und Armaturen

316LN wird für diese Anwendungen aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften ausgewählt, die in Umgebungen, in denen Hygiene und strukturelle Integrität von größter Bedeutung sind, entscheidend sind.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	316LN	304	321	Kurz Pro-/Kontra- oder Handelsnotiz
Wichtige mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Moderate Festigkeit	Hohe Festigkeit	316LN bietet bessere Korrosionsbeständigkeit als 304.
Wichtiger Korrosionsaspekt	Ausgezeichnet	Gut	Gut	316LN ist überlegen in Chloridumgebungen.
Schweißbarkeit	Gut	Ausgezeichnet	Gut	316LN erfordert sorgfältige Schweißpraktiken.
Spanbarkeit	Moderat	Gut	Moderat	316LN ist schwerer zu bearbeiten als 304.
Formbarkeit	Gut	Ausgezeichnet	Gut	316LN hat leicht reduzierte Formbarkeit.
Ca. relativer Preis	Höher	Niedriger	Höher	Kostenüberlegungen können die Auswahl beeinflussen.
Typische Verfügbarkeit	Moderat	Hoch	Moderat	304 ist verbreiteter verfügbar.

Bei der Auswahl von 316LN sind Berücksichtigungen wie Kostenwirksamkeit, Verfügbarkeit und spezifische Anwendungsanforderungen wichtig. Seine einzigartigen Eigenschaften machen ihn für Nischenanwendungen geeignet, in denen die Leistung entscheidend ist, trotz der höheren Kosten im Vergleich zu gebräuchlicheren Grades wie 304. Darüber hinaus macht seine niedrige magnetische Permeabilität ihn geeignet für Anwendungen in empfindlichen Umgebungen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 316LN-Edelstahl ein vielseitiges und leistungsfähiges Material ist, das in anspruchsvollen Umgebungen besticht und ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit bietet. Seine einzigartigen Eigenschaften machen ihn zur bevorzugten Wahl in verschiedenen Branchen und gewährleisten Zuverlässigkeit und Langlebigkeit in Anwendungen, in denen ein Ausfall nicht akzeptabel ist.