317L-Edelstahl: Eigenschaften und Hauptanwendungen
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317L Edelstahl wird als austenitischer Edelstahl klassifiziert, der sich durch seinen niedrigen Kohlenstoffgehalt auszeichnet, der seine Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit verbessert. Diese Legierung wird hauptsächlich mit Chrom (Cr), Nickel (Ni) und Molybdän (Mo) legiert, wobei in einigen Fällen Stickstoff (N) hinzugefügt wird. Das Vorhandensein dieser Elemente beeinflusst erheblich seine mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit und die Gesamtleistung in verschiedenen Umgebungen.
Umfassende Übersicht
317L Edelstahl ist bekannt für seine hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen, was ihn für Anwendungen in der chemischen Verarbeitung, in maritimen Umgebungen und in der Lebensmittelverarbeitung geeignet macht. Sein niedriger Kohlenstoffgehalt (≤ 0,03%) minimiert das Risiko der Karbidprecipitation während des Schweißens, was zu interkristalliner Korrosion führen kann.
Vorteile:
- Korrosionsbeständigkeit: Überlegene Beständigkeit gegenüber Chloriden und Säuren im Vergleich zu den Standard-304- und 316-Edelstählen.
- Schweißbarkeit: Der niedrige Kohlenstoffgehalt ermöglicht einfaches Schweißen ohne die Notwendigkeit einer Nachbehandlung nach dem Schweißen.
- Festigkeit: Beibehaltung der Festigkeit bei erhöhten Temperaturen, was ihn für Hochtemperatureinsätze geeignet macht.
Beschränkungen:
- Kosten: Typischerweise teurer als die Grade 304 und 316 aufgrund des höheren Legierungsgehalts.
- Verfestigung: Kann aufgrund seiner Verfestigungseigenschaften schwieriger zu bearbeiten sein.
- Verfügbarkeit: Weniger häufig vorrätig als 304 und 316, was sich auf die Lieferzeiten auswirken kann.
Historisch gesehen hat 317L in Industrien an Bedeutung gewonnen, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit erfordern, wie Pharmazie, Lebensmittelverarbeitung und Petrochemie, wo seine einzigartigen Eigenschaften erhebliche Vorteile gegenüber anderen Edelstahlsorten bieten.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
Standardorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region Herkunft | Hinweise/Anmerkungen |
---|---|---|---|
UNS | S31703 | USA | Niedrig-Kohlenstoff-Version von 317 |
AISI/SAE | 317L | USA | Ähnlich wie 316L, jedoch mit höherem Mo-Gehalt |
ASTM | A240 | USA | Standard-Spezifikation für Edelstahlplatten |
EN | 1.4438 | Europa | Entspricht 317L mit geringfügigen Zusammensetzungsunterschieden |
JIS | SUS317L | Japan | Nächster gleichwertiger, ähnlicher Eigenschaften |
ISO | 1.4438 | International | Standardbezeichnung für austenitischen Edelstahl |
Die Unterschiede zwischen äquivalenten Graden liegen oft in ihren spezifischen Legierungselementen und mechanischen Eigenschaften. Während sowohl 316L als auch 317L hervorragende Korrosionsbeständigkeit bieten, hat 317L typischerweise einen höheren Molybdängehalt, was seine Leistung in aggressiveren Umgebungen verbessert.
Wesentliche Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
---|---|
Cr (Chrom) | 18,0 - 20,0 |
Ni (Nickel) | 11,0 - 15,0 |
Mo (Molybdän) | 2,0 - 3,0 |
C (Kohlenstoff) | ≤ 0,03 |
N (Stickstoff) | ≤ 0,10 |
Fe (Eisen) | Balance |
Die primären Legierungselemente in 317L Edelstahl spielen entscheidende Rollen:
- Chrom: Erhöht die Korrosionsbeständigkeit und trägt zur Bildung einer schützenden Oxidschicht bei.
- Nickel: Verbessert die Zähigkeit und Duktilität, was den Stahl formbarer macht.
- Molybdän: Erhöht die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen.
Mechanische Eigenschaften
Eigenschaft | Zustand/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 | 85 - 95 HRB | 85 - 95 HRB | ASTM E18 |
Schlagzähigkeit (Charpy) | -20°C | 40 J | 29,5 ft-lbf | ASTM E23 |
Die mechanischen Eigenschaften von 317L Edelstahl machen ihn für Anwendungen geeignet, die hohe Festigkeit und Duktilität erfordern. Seine gute Verformbarkeit und Schlagfestigkeit gewährleisten, dass er dynamischen Lasten und Spannungen ohne Versagen standhalten kann.
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
---|---|---|---|
Dichte | - | 8,0 g/cm³ | 0.289 lb/in³ |
Schmelzpunkt/-bereich | - | 1375 - 1400 °C | 2507 - 2552 °F |
Wärmeleitfähigkeit | 20°C | 16,2 W/m·K | 112 BTU·in/h·ft²·°F |
Speziere Wärmefähigkeit | 20°C | 500 J/kg·K | 0,12 BTU/lb·°F |
Elektrischer Widerstand | 20°C | 0,72 µΩ·m | 0,72 µΩ·in |
Temperaturausdehnungskoeffizient | 20 - 100 °C | 16,0 x 10⁻⁶/K | 8,89 x 10⁻⁶/°F |
Wichtige physikalische Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit und Dichte sind entscheidend für Anwendungen, die Wärmetauscher und andere thermische Managementsysteme betreffen. Der relativ hohe Schmelzpunkt weist auf eine gute Leistung in Hochtemperatureinstellungen hin.
Korrosionsbeständigkeit
Korrsives Mittel | Konzentration (%) | Temperatur (°C/°F) | Widerstandsklasse | Hinweise |
---|---|---|---|---|
Chloride | 3-10 | 20-60 / 68-140 | Ausgezeichnet | Risiko von Lochfraß |
Schwefelsäure | 10-30 | 20-40 / 68-104 | Gut | Begrenzte Beständigkeit |
Salzsäure | 5-10 | 20-40 / 68-104 | Genügend | Empfänglich für SCC |
Essigsäure | 10-50 | 20-60 / 68-140 | Gut | Mäßige Beständigkeit |
Meerwasser | - | 20-60 / 68-140 | Ausgezeichnet | Resistent gegen Spaltkorrosion |
317L Edelstahl zeigt eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber verschiedenen korrosiven Mitteln, insbesondere in Chloridumgebungen, was ihn zu einer bevorzugten Wahl für maritime Anwendungen macht. Er ist jedoch anfällig für Spannungsrisskorrosion (SCC) in Umgebungen mit hohen Chloridkonzentrationen, insbesondere bei erhöhten Temperaturen.
Im Vergleich zu 316L bietet 317L aufgrund seines höheren Molybdängehalts eine überlegene Resistenz gegen Lochfraß und Spaltkorrosion. Allerdings kann 316L in weniger aggressiven Umgebungen kostengünstiger sein.
Hitzebeständigkeit
Eigenschaft/Grenzwert | Temperatur (°C) | Temperatur (°F) | Bemerkungen |
---|---|---|---|
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur | 400 | 752 | Geeignet für Hochtemperatureinsätze |
Maximale intermittierende Betriebstemperatur | 870 | 1600 | Nur kurze Exposition |
Skalierungstemperatur | 800 | 1472 | Risiko von Oxidation bei höheren Temperaturen |
Kriechfestigkeitsüberlegungen beginnen bei | 600 | 1112 | Leistung kann bei erhöhten Temperaturen abnehmen |
317L Edelstahl behält seine Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen, was ihn für Anwendungen in Wärmeübertragern und chemischen Reaktoren geeignet macht. Eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 400°C kann jedoch zu Oxidation und Skalierung führen, was seine Integrität beeinträchtigen kann.
Bearbeitungseigenschaften
Schweißbarkeit
Schweißprozess | Empfohlene Füllmetall (AWS-Klassifizierung) | Typisches Schutzgas/Flux | Hinweise |
---|---|---|---|
TIG | ER317L | Argon | Hervorragende Ergebnisse mit minimaler Verformung |
MIG | ER317L | Argon/CO2 | Gut für dickere Abschnitte |
SMAW | E317L | Niedrig- Wasserstoff-Fluss | Erfordert Vorheizen für dickere Abschnitte |
317L Edelstahl ist höchst schweißbar, mit minimalem Risiko für Risse oder Verformungen. Vorheizen wird für dickere Abschnitte empfohlen, um thermischen Stress zu vermeiden. Eine Nachbehandlung nach dem Schweißen ist im Allgemeinen nicht erforderlich, was die Fertigungsprozesse vereinfacht.
Zerspanbarkeit
Zerspanungsparameter | [317L] | AISI 1212 | Hinweise/Tipps |
---|---|---|---|
Relativer Zerspanungsindex | 40% | 100% | Erfordert langsamere Schnittgeschwindigkeiten |
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen) | 20 m/min | 60 m/min | Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge für beste Ergebnisse |
317L Edelstahl hat im Vergleich zu Kohlenstoffstählen einen niedrigeren Zerspanungsindex, was langsamere Schnittgeschwindigkeiten und spezialisierte Werkzeuge erforderlich macht, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Formbarkeit
317L zeigt eine gute Formbarkeit, die kalte und warme Bearbeitungsprozesse ermöglicht. Seine Verfestigungseigenschaften können jedoch die Bildung komplexer Formen ohne geeignete Techniken erschweren.
Wärmebehandlung
Behandlungsprozess | Temperaturbereich (°C/°F) | Typische Haltedauer | Kühlverfahren | Primäre Zwecke / Erwartetes Ergebnis |
---|---|---|---|---|
Auslaufglühen | 1010 - 1120 / 1850 - 2050 | 30 Minuten | Luft oder Wasser | Karbid löst sich auf, verbessert die Korrosionsbeständigkeit |
Stressfreigabe | 400 - 600 / 752 - 1112 | 1 Stunde | Luft | Reduziert Restspannungen |
Wärmebehandlungsprozesse wie das Auslaufglühen sind entscheidend für die Optimierung der Mikrostruktur von 317L Edelstahl, wodurch seine Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften verbessert werden.
Typische Anwendungen und Endverwendungen
Industrie/Sektor | Beispiel für spezifische Anwendung | Schlüsselfunktionen des Stahls, die in dieser Anwendung genutzt werden | Grund für die Auswahl |
---|---|---|---|
Chemische Verarbeitung | Reaktoren und Wärmetauscher | Hohe Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit | Geeignet für aggressive Umgebungen |
Marine | Schiffbau und Offshore-Anlagen | Ausgezeichnete Lochfraßbeständigkeit | Haltbarkeit in salzhaltigen Umgebungen |
Lebensmittelverarbeitung | Ausrüstung und Lagertanks | Korrosionsbeständigkeit, einfache Reinigung | Einhaltung der Hygienestandards |
Pharmazie | Bioreaktoren und Lagerbehälter | Reaktivitätsarm, hohe Reinheit | Kritisch für die Produktintegrität |
Weitere Anwendungen umfassen:
* - Öl- und Gaspipelines
* - Stromerzeugungsanlagen
* - Pharmazeutische Fertigungsanlagen
Die Auswahl von 317L Edelstahl in diesen Anwendungen erfolgt hauptsächlich aufgrund seiner überlegenen Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften, die für die Aufrechterhaltung von Integrität und Leistung in anspruchsvollen Umgebungen entscheidend sind.
Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke
Merkmal/Eigenschaft | 317L Edelstahl | 316L Edelstahl | 304 Edelstahl | Kurzfristige Pro-/Con-Hinweis oder Kompromissnotiz |
---|---|---|---|---|
Wesentliche mechanische Eigenschaft | Hohe Zugfestigkeit | Gute Zugfestigkeit | Moderate Zugfestigkeit | 317L bietet höhere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit |
Wesentliches Korrosionsmerkmal | Ausgezeichnet in Chloriden | Gut in Chloriden | Genügend in Chloriden | 317L ist überlegen in aggressiven Umgebungen |
Schweißbarkeit | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet | Gut | 317L erfordert keine Nachbehandlung nach dem Schweißen |
Zerspanbarkeit | Moderat | Moderat | Hoch | 317L ist schwieriger zu bearbeiten |
Formbarkeit | Gut | Gut | Ausgezeichnet | 317L kann mehr Aufwand beim Formen erfordern |
Ungefähre relative Kosten | Höher | Moderat | Geringer | Kostenüberlegungen können die Auswahl beeinflussen |
Typische Verfügbarkeit | Moderat | Hoch | Sehr hoch | Verfügbarkeit kann die Projektzeitpläne beeinflussen |
Bei der Auswahl von 317L Edelstahl sind Überlegungen wie Kosten, Verfügbarkeit und spezifische Anwendungsanforderungen entscheidend. Seine einzigartigen Eigenschaften machen ihn zu einer hervorragenden Wahl für anspruchsvolle Umgebungen, doch höhere Kosten und geringere Zerspanbarkeit im Vergleich zu anderen Sorten können Entscheidungen beeinflussen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 317L Edelstahl ein vielseitiges Material ist, das in Korrosionsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit hervorragend abschneidet und sich daher für eine Vielzahl von Anwendungen in Branchen eignet, in denen Langlebigkeit und Zuverlässigkeit von größter Bedeutung sind.