402 Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

Der typische Stahl 402 wird als austenitischer rostfreier Stahl klassifiziert, der hauptsächlich für seinen hohen Chrom- und Nickelgehalt bekannt ist. Diese Legierung zeichnet sich durch ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit, gute Umformbarkeit und hohe Festigkeit aus, was sie für eine Vielzahl von Anwendungen in Branchen wie Automobil, Luft- und Raumfahrt sowie Lebensmittelverarbeitung geeignet macht. Die Hauptlegierungselemente in 402 rostfreiem Stahl sind Chrom (Cr), Nickel (Ni) und Eisen (Fe), wobei Chrom das wichtigste Element zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit ist und Nickel zur Zähigkeit und Duktilität beiträgt.

Umfassende Übersicht

Die bedeutendsten Eigenschaften des rostfreien Stahls 402 sind seine hohe Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion, insbesondere in leicht korrosiven Umgebungen. Er zeigt auch gute mechanische Eigenschaften, einschließlich Festigkeit und Duktilität, die für strukturelle Anwendungen entscheidend sind. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der rostfreie Stahl 402 zwar viele Vorteile bietet, aber auch Einschränkungen hat. Zum Beispiel kann er in stark sauren oder chloridreichen Umgebungen im Vergleich zu anderen rostfreien Stählen wie 304 oder 316 nicht so gut abschneiden.

Vorteile:
- Hervorragende Korrosionsbeständigkeit in milden Umgebungen
- Gute mechanische Eigenschaften, einschließlich Festigkeit und Duktilität
- Beständigkeit gegen hohe Temperaturen

Einschränkungen:
- Verminderte Leistung in stark sauren oder chloridreichen Umgebungen
- Geringere Schweißbarkeit im Vergleich zu einigen anderen rostfreien Stählen

Historisch wurde der rostfreie Stahl 402 in Anwendungen eingesetzt, in denen eine Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist, beispielsweise bei der Herstellung von Automobilkomponenten und Industrieausrüstungen. Seine Marktposition ist stark, insbesondere in Sektoren, die Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit priorisieren.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region der Herkunft	Hinweise/Anmerkungen
UNS	S40200	USA	Nächstliegendes Äquivalent zu AISI 402
AISI/SAE	402	USA	Kleinere kompositionelle Unterschiede zu beachten
ASTM	A240	USA	Standardbeschreibung für rostfreie Stahlplatten
EN	1.4006	Europa	Entsprechende Klasse in den europäischen Normen
JIS	SUS 402	Japan	Ähnliche Eigenschaften mit leichten Abweichungen

Die obige Tabelle hebt die verschiedenen Standards und Bezeichnungen hervor, die mit rostfreiem Stahl 402 verbunden sind. Besonders bemerkenswert ist, dass, während Grades wie AISI 304 und 316 häufiger verwendet werden, 402 spezifische Vorteile in bestimmten Anwendungen bietet, insbesondere dort, wo eine moderate Korrosionsbeständigkeit ausreicht.

Wichtige Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
Cr (Chrom)	11.5 - 13.5
Ni (Nickel)	0.5 - 2.0
Fe (Eisen)	Rest
C (Kohlenstoff)	0.03 max
Mn (Mangan)	1.0 max
Si (Silizium)	1.0 max

Die Hauptrolle von Chrom in rostfreiem Stahl 402 besteht darin, seine Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, während Nickel zur Zähigkeit und Duktilität beiträgt. Der niedrige Kohlenstoffgehalt hilft, die Karbidausfällung zu verhindern, die zur interkristallinen Korrosion führen kann. Mangan und Silizium werden hinzugefügt, um die Gesamtfestigkeit und Verarbeitbarkeit des Stahls zu verbessern.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Gemisch	Testtemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Glimmert	Raumtemperatur	520 - 750 MPa	75 - 109 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0.2% Offset)	Glimmert	Raumtemperatur	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Dehnung	Glimmert	Raumtemperatur	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Härte (Rockwell B)	Glimmert	Raumtemperatur	80 - 90 HRB	80 - 90 HRB	ASTM E18
Schlagfestigkeit	Glimmert	-20°C (-4°F)	40 J	29.5 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften des rostfreien Stahls 402 machen ihn geeignet für Anwendungen, die gute Festigkeit und Duktilität erfordern. Seine Zugfestigkeit und Streckgrenze zeigen, dass er beträchtliche Lasten aushalten kann, während sein Dehnungssatz zeigt, dass er ohne Bruch verformt werden kann, was für Umformprozesse entscheidend ist.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemperatur	7.8 g/cm³	0.282 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	25 W/m·K	14.5 BTU·in/h·ft²·°F
spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Elektrische Resistivität	Raumtemperatur	0.73 µΩ·m	0.00000073 Ω·m
Wärmeausdehnungskoeffizient	Raumtemperatur	16.5 x 10⁻⁶/K	9.2 x 10⁻⁶/°F

Die Dichte und der Schmelzpunkt des rostfreien Stahls 402 deuten auf seine Robustheit hin, während die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität für Anwendungen, die Wärmeübertragung betreffen, wichtig sind. Die elektrische Resistivität ist relativ niedrig, was ihn für bestimmte elektrische Anwendungen geeignet macht.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Medium	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandsbewertung	Hinweise
Chloride	3 - 10	20 - 60 / 68 - 140	Befriedigend	Risiko von Lochkorrosion
Schwefelsäure	10 - 30	20 - 40 / 68 - 104	Schlecht	Nicht empfohlen
Essigsäure	5 - 20	20 - 60 / 68 - 140	Gut	Moderat beständig
Atmosphärisch	-	-	Ausgezeichnet	Gute Beständigkeit

Rostfreier Stahl 402 zeigt eine gute Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion und eine moderate Beständigkeit gegen bestimmte Säuren. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in Chloridumgebungen, was ein kritischer Faktor für Anwendungen in Küsten- oder maritimen Umgebungen ist. Im Vergleich zu Graden wie 304 und 316 ist die Leistung von 402 in stark korrosiven Umgebungen erheblich schlechter, insbesondere in chloridreichen Bedingungen.

Wärmebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur	800 °C	1472 °F	Geeignet für hohe Temperaturen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	900 °C	1652 °F	Kurzzeitige Exposition
Skalierungstemperatur	1000 °C	1832 °F	Risiko der Oxidation

Bei erhöhten Temperaturen behält der rostfreie Stahl 402 seine Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit, was ihn für Anwendungen, die Wärme betreffen, geeignet macht. Eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 800 °C kann jedoch zu Skalierung führen, die die strukturelle Integrität beeinträchtigen kann.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlene Zusatzlegierung (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Füllmittel	Hinweise
TIG	ER 308L	Argon	Vorheizen empfohlen
MIG	ER 308L	Argon + CO2-Mischung	Nachbehandlung kann erforderlich sein

Rostfreier Stahl 402 kann mit Standardtechniken geschweißt werden, jedoch wird empfohlen, ihn vorzuwärmen und nach dem Schweißen zu wärmebehandeln, um das Risiko von Rissen zu minimieren. Die Wahl der Zusatzlegierung ist entscheidend, um Kompatibilität zu gewährleisten und die Korrosionsbeständigkeit aufrechtzuerhalten.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	Rostfreier Stahl 402	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	40	100	Erfordert langsamere Schnittgeschwindigkeiten
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30 m/min	80 m/min	Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge für beste Ergebnisse

Die Bearbeitung von rostfreiem Stahl 402 kann aufgrund seiner Zähigkeit herausfordernd sein. Optimale Bedingungen umfassen die Verwendung von Hartmetallwerkzeugen und langsameren Schnittgeschwindigkeiten, um Werkzeugabnutzung vorzubeugen.

Formbarkeit

Rostfreier Stahl 402 zeigt eine gute Formbarkeit, die ihn für Kalt- und Warmformprozesse geeignet macht. Es ist jedoch wichtig, die Verfestigung zu berücksichtigen, die die Duktilität des Materials während der Formoperationen beeinträchtigen kann.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethoden	Hauptzweck / Erwartetes Ergebnis
Glühen	1050 - 1150 °C / 1922 - 2102 °F	1 - 2 Stunden	Luft oder Wasser	Duktilität verbessern und Härte reduzieren

Wärmebehandlungsprozesse wie das Glühen sind entscheidend, um die Duktilität zu verbessern und die Härte des rostfreien Stahls 402 zu reduzieren. Während des Glühens transformiert sich die Mikrostruktur, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften führt.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Spezielles Anwendungsbeispiel	Schlüsselstahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (kurz)
Automobil	Auspuffanlagen	Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturfestigkeit	Haltbarkeit und Leistung
Luft- und Raumfahrt	Motorenkomponenten	Hohe Festigkeit, Wärmebeständigkeit	Sicherheit und Zuverlässigkeit
Lebensmittelverarbeitung	Ausrüstungen und Einrichtungsgegenstände	Korrosionsbeständigkeit, leichte Reinigung	Hygiene und Vorschriften

Weitere Anwendungen umfassen:
- Chemische Verarbeitungsausrüstung
- Marinehardware
- Architektonische Anwendungen

Rostfreier Stahl 402 wird für Anwendungen gewählt, die eine ausgewogene Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern, insbesondere in Umgebungen, in denen eine Exposition gegenüber Feuchtigkeit oder milden korrosiven Stoffen erwartet wird.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	Rostfreier Stahl 402	AISI 304 rostfreier Stahl	AISI 316 rostfreier Stahl	Kurze Pro-/Contra- oder Trade-off-Anmerkung
Wichtigste mechanische Eigenschaft	Moderate Festigkeit	Hohe Festigkeit	Hohe Festigkeit	402 ist schwächer als 304 und 316
Wichtigster Korrosionsaspekt	Befriedigend in Chloriden	Gut in Chloriden	Ausgezeichnet in Chloriden	316 bietet überlegene Korrosionsbeständigkeit
Schweißbarkeit	Moderate	Gut	Gut	402 erfordert mehr Sorgfalt beim Schweißen
Bearbeitbarkeit	Moderate	Gut	Moderate	304 lässt sich leichter bearbeiten
Formbarkeit	Gut	Ausgezeichnet	Gut	304 hat überlegene Formbarkeit
Ungefährer relativer Preis	Moderate	Moderate	Höher	402 ist kosteneffektiv für bestimmte Anwendungen
Typische Verfügbarkeit	Moderate	Hoch	Hoch	304 und 316 sind häufiger erhältlich

Bei der Auswahl von rostfreiem Stahl 402 sind Überlegungen wie Kosten-Nutzen-Verhältnis, Verfügbarkeit und spezifische Leistungsanforderungen zu beachten. Obwohl er möglicherweise nicht so weit verbreitet ist wie 304 oder 316, bietet er in bestimmten Anwendungen einzigartige Vorteile, insbesondere dort, wo moderate Korrosionsbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften erforderlich sind. Sicherheits- und magnetische Eigenschaften sind ebenfalls wichtige Faktoren, insbesondere in Branchen, in denen nicht-magnetische Materialien bevorzugt werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass rostfreier Stahl 402 ein vielseitiges Material ist, das Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten ausbalanciert, was ihn für eine Vielzahl von Ingenieuranwendungen geeignet macht.