347H Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

347H Edelstahl ist eine Hochleistungs-ustenitische Edelstahlgüte, die hauptsächlich für ihre hervorragende Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion bei hohen Temperaturen bekannt ist. Es gehört zur 300-Serie der Edelstähle, die sich durch ihren hohen Chrom- und Nickelgehalt auszeichnen. Die Hauptlegierungselemente in 347H sind Chrom (Cr), Nickel (Ni) und Niob (Nb), mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt, der die Schweißbarkeit und die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion verbessert.

Umfassende Übersicht

347H Edelstahl ist ein austenitischer Edelstahl, der besonders für Hochtemperatureanwendungen geeignet ist. Seine Zusammensetzung umfasst typischerweise etwa 18 % Chrom, 11 % Nickel und 5 % Niob, die zu seinen einzigartigen Eigenschaften beitragen. Die Zugabe von Niob stabilisiert die Struktur und hilft, Karbidausfällungen während des Schweißens zu verhindern, wodurch er eine ideale Wahl für Anwendungen ist, die Schweißarbeiten in Hochtemperaturumgebungen erfordern.

Wesentliche Merkmale:
- Hohe Temperaturbeständigkeit: 347H kann Temperaturen von bis zu 900 °C (1650 °F) standhalten, ohne signifikanten Verlust der mechanischen Eigenschaften.
- Korrosionsbeständigkeit: Es weist eine hervorragende Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von aggressiven Umgebungen auf, einschließlich Schwefel- und Phosphorsäuren.
- Schweißbarkeit: Der niedrige Kohlenstoffgehalt und die Zugabe von Niob verbessern die Schweißbarkeit, was es für Fertigungsprozesse geeignet macht.

Vorteile:
- Hervorragende Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen.
- Gute mechanische Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen.
- Verbesserte Schweißbarkeit im Vergleich zu anderen Edelstählen.

Einschränkungen:
- Höhere Kosten im Vergleich zu Standard Edelstählen.
- Nicht geeignet für Anwendungen in stark reduzierenden Umgebungen.

347H Edelstahl hat eine starke Marktpräsenz, insbesondere in Branchen wie der Petrochemie, der Energieerzeugung und der Luftfahrt, wo Hochtemperaturleistung entscheidend ist. Seine historische Bedeutung liegt in seiner Entwicklung zur Bewältigung der Herausforderungen der interkristallinen Korrosion in Hochtemperatureanwendungen.

Alternative Namen, Normen und Entsprechungen

Normen Organization	Bezeichnung/Qualität	Land/Region der Herkunft	Hinweise/Anmerkungen
UNS	S34709	USA	Nächste Entsprechung zu AISI 347 mit höherem Kohlenstoffgehalt.
AISI/SAE	347H	USA	Hohe Kohlenstoffvariante von 347 zur Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit.
ASTM	A240	USA	Standardspezifikation für Chrom- und Chrom-Nickel-Edelstahlplatten, -bleche und -streifen.
EN	1.4961	Europa	Entsprechende Bezeichnung in europäischen Standards.
JIS	SUS347H	Japan	Entsprechung der Japanischen Industrie Norm.

Die Unterschiede zwischen 347 und 347H liegen hauptsächlich im Kohlenstoffgehalt, wobei 347H einen höheren Kohlenstoffanteil hat, der seine Festigkeit bei erhöhten Temperaturen verbessert. Diese Unterscheidung ist entscheidend bei der Auswahl von Materialien für Anwendungen, bei denen thermische Stabilität von größter Bedeutung ist.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
Cr (Chrom)	17,0 - 19,0
Ni (Nickel)	9,0 - 12,0
Nb (Niob)	5,0 - 7,0
C (Kohlenstoff)	0,04 - 0,10
Mn (Mangan)	2,0 max
Si (Silizium)	1,0 max
P (Phosphor)	0,045 max
S (Schwefel)	0,030 max

Die Hauptrolle des Chroms besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, während Nickel zur Zähigkeit und Verformbarkeit des Stahls beiträgt. Niob stabilisiert die austenitische Struktur und verhindert Karbidausfällungen, die während Schweißprozesse kritisch sind. Der niedrige Kohlenstoffgehalt minimiert das Risiko der interkristallinen Korrosion, was 347H besonders für Hochtemperatureanwendungen geeignet macht.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch - SI-Einheiten)	Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten)	Referenznorm für Prüfverfahren
Zugfestigkeit	Angekehrt	520 - 750 MPa	75 - 109 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Offset)	Angekehrt	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Dehnung	Angekehrt	40%	40%	ASTM E8
Härte (Rockwell B)	Angekehrt	85 max	85 max	ASTM E18
Schlagfestigkeit	-20 °C	40 J	30 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination aus hoher Zug- und Streckgrenze sowie guter Dehnung macht 347H Edelstahl geeignet für Anwendungen, die strukturelle Integrität unter mechanischer Belastung erfordern. Seine Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen gewährleistet die Leistung in kryogenen Anwendungen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch - SI-Einheiten)	Wert (imperiale Einheiten)
Dichte	Raumtemperatur	7,93 g/cm³	0,286 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	16,2 W/m·K	112 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	Raumtemperatur	0,72 µΩ·m	0,0000143 Ω·in

Die Dichte und der Schmelzpunkt von 347H zeigen seine Robustheit, während seine Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität auf gute thermische Managementeigenschaften in Hochtemperatureanwendungen hinweisen. Diese physikalischen Eigenschaften sind entscheidend für Industrien, in denen thermische Stabilität von größter Bedeutung ist.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Medium	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandsbewertung	Hinweise
Schwefelsäure	10%	25 °C / 77 °F	Gut	Risiko von Lochkorrosion bei höheren Temperaturen.
Phosphorsäure	20%	25 °C / 77 °F	Ausgezeichnet	Sehr gute Beständigkeit.
Chloride	3%	60 °C / 140 °F	Durchschnittlich	Empfänglich für Lochkorrosion.
Salzwasser	-	25 °C / 77 °F	Gut	Allgemein beständig, jedoch Vorsicht geboten.

347H Edelstahl weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von korrosiven Medien auf, insbesondere in sauren Umgebungen. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in chloridreichen Umgebungen, was für marine Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist. Im Vergleich zu 316L Edelstahl, der ebenfalls eine gute Korrosionsbeständigkeit bietet, bietet 347H eine überlegene Leistung in Hochtemperatureanwendungen, könnte jedoch weniger effektiv in reduzierenden Umgebungen sein.

Widerstandsfähigkeit gegen Hitze

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Hinweise
Maximale Dauerbetriebstemperatur	900 °C	1650 °F	-
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	1000 °C	1832 °F	-
Skalierungstemperatur	1150 °C	2102 °F	-
Berücksichtigung der Kriechfestigkeit	600 °C	1112 °F	Beginnt, an Festigkeit zu verlieren.

347H Edelstahl behält seine mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen, was ihn geeignet macht für Anwendungen in Kraftwerken und chemischen Bearbeitungsanlagen. Seine Oxidationsbeständigkeit ermöglicht eine gute Leistung in Umgebungen, in denen thermische Zyklen auftreten. Es muss jedoch darauf geachtet werden, eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 900 °C zu vermeiden, wo Kriechen ein Problem darstellen könnte.

Bearbeitungs Eigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlenes Füllmaterial (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
TIG	ER347H	Argon	Ausgezeichnete Ergebnisse bei richtiger Technik.
MIG	ER347H	Argon + 2 % O2	Gut für dünne Abschnitte.
Stab	E347	-	Geeignet für Einsätze im Feld.

347H Edelstahl ist hochschweißbar, und der Einsatz geeigneter Füllmetalle gewährleistet starke Schweißnähte mit minimalem Risiko von Mängeln. Vorwärmen kann für dickere Abschnitte erforderlich sein, um Risse zu vermeiden. Eine thermische Nachbehandlung nach dem Schweißen kann die Eigenschaften der Schweißnaht weiter verbessern.

Zerspanbarkeit

Zerspanungsparameter	347H Edelstahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Zerspanungsindex	50	100	Moderate Zerspanbarkeit; erfordert Hartmetallwerkzeuge.
Typische Schnittgeschwindigkeit	30 m/min	60 m/min	Anpassen der Geschwindigkeiten basierend auf Werkzeug und Vorgang.

347H Edelstahl hat eine moderate Zerspanbarkeit, die durch den Einsatz von Hochgeschwindigkeitsstahl oder Hartmetallwerkzeugen verbessert werden kann. Die richtigen Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe sind entscheidend, um eine Verfestigung des Materials zu vermeiden.

Formbarkeit

347H Edelstahl kann mit standardmäßigen Verfahren sowohl heiß als auch kalt geformt werden. Es zeigt jedoch eine Verfestigung, die während der Formprozess zusätzliche Kraft erfordern kann. Der minimale Biegeradius sollte berücksichtigt werden, um Risse zu vermeiden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primärer Zweck / Erwartetes Ergebnis
Festigkeitsglühen	1050 - 1100 °C / 1922 - 2012 °F	30 min	Luft oder Wasser	Auflösen von Karbiden, Verbesserung der Zähigkeit.
Spannungsabbau	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 - 2 Stunden	Luft	Reduzierung von Restspannungen.

Wärmebehandlungsprozesse wie das Festigkeitsglühen verbessern die Zähigkeit und Festigkeit von 347H Edelstahl. Die metallurgischen Umwandlungen während dieser Behandlungen haben einen erheblichen Einfluss auf die Mikrostruktur, was seine Leistung in Hochtemperatureanwendungen verbessert.

Typische Anwendungen und Endnutzungen

Industrie/Sektor	Spezielles Anwendungsbeispiel	Wesentliche Stahl Eigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (Kurzfassung)
Petrochemie	Reaktorgefäße	Hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit	Wesentlich für die Prozessintegrität.
Energieerzeugung	Kesselrohre	Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen	Gewährleistet eine lange Lebensdauer.
Luftfahrt	Auspuffsysteme	Hohe Festigkeit und thermische Stabilität	Kritisch für die Leistung.

347H Edelstahl wird häufig in Anwendungen verwendet, in denen Hochtemperaturfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit von größter Bedeutung sind. Seine Auswahl wird oft durch die Notwendigkeit nach Zuverlässigkeit und Langlebigkeit in rauen Umgebungen bestimmt.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	347H Edelstahl	316L Edelstahl	Inconel 625	Kurznotiz zu Pro/Contra oder Trade-off
Wesentliche mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Gute Verformbarkeit	Ausgezeichnete Festigkeit	347H bietet eine bessere Hochtemperaturleistung.
Wesentliche Korrosionsaspekt	Gut in Säuren	Ausgezeichnet in Chloriden	Ausgezeichnet in hohen Temperaturen	316L besser für chloridhaltige Umgebungen.
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Gut	Moderat	347H ist einfacher zu schweißen.
Zerspanbarkeit	Moderat	Gut	Schlecht	347H erfordert sorgfältige Zerspanung.
Ungefähre relative Kosten	Moderat	Niedriger	Höher	Kostenüberlegungen variieren je nach Anwendung.
Typische Verfügbarkeit	Moderat	Hoch	Niedrig	347H könnte weniger verfügbar sein als 316L.

Bei der Auswahl von 347H Edelstahl sind Überlegungen zu Kosten, Verfügbarkeit und spezifischen Anwendungsanforderungen zu berücksichtigen. Seine Hochtemperaturleistung macht ihn zu einer bevorzugten Wahl in Industrien, in denen Zuverlässigkeit entscheidend ist. Allerdings könnte das Potenzial für Lochkorrosion in chloridhaltigen Umgebungen eine sorgfältige Bewertung im Vergleich zu Alternativen wie 316L oder Inconel 625 erforderlich machen, abhängig von der spezifischen Anwendung und den Umgebungsbedingungen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 347H Edelstahl ein vielseitiges und robustes Material ist, das in Hochtemperatur- und korrosiven Umgebungen hervorragend abschneidet, was ihn zu einer wertvollen Wahl für verschiedene industrielle Anwendungen macht.