404 Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

404 Edelstahl wird als austenitischer Edelstahl klassifiziert, der hauptsächlich für seinen hohen Chrom- und Nickelgehalt bekannt ist, was eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften verleiht. Die Hauptlegierungselemente in 404 Edelstahl sind Chrom (Cr), Nickel (Ni) und Molybdän (Mo) mit folgender ungefähren Zusammensetzung:

Element	Prozentsatzbereich (%)
Chrom (Cr)	18,0 - 20,0
Nickel (Ni)	8,0 - 10,0
Molybdän (Mo)	0,5 - 1,0
Kohlenstoff (C)	≤ 0,03
Mangan (Mn)	2,0 - 3,0
Silizium (Si)	≤ 1,0
Phosphor (P)	≤ 0,045
Schwefel (S)	≤ 0,03

Die inherenten Eigenschaften von 404 Edelstahl umfassen hervorragende Schweißbarkeit, gute Formbarkeit und Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion. Seine einzigartige Mikrostruktur ermöglicht es, die Festigkeit und Zähigkeit bei erhöhten Temperaturen aufrechtzuerhalten, was ihn für verschiedene Anwendungen in Industrien wie Automobilbau, Luft- und Raumfahrt und chemische Verfahren geeignet macht.

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile:
- Korrosionsbeständigkeit: 404 Edelstahl zeigt eine hervorragende Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Umgebungen, einschließlich atmosphärischer Bedingungen und vieler Chemikalien.
- Schweißbarkeit: Diese Legierung kann leicht mit Standardtechniken geschweißt werden, was sie vielseitig für die Herstellung macht.
- Mechanische Eigenschaften: Sie bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und duktilität, was für strukturelle Anwendungen unerlässlich ist.

Einschränkungen:
- Kosten: Die Legierungselemente können 404 Edelstahl teurer machen als Kohlenstähle.
- Verfestigung: Obwohl es geformt werden kann, kann übermäßige Kaltverformung zur Verfestigung führen, was die weitere Bearbeitung erschweren kann.

Historisch war 404 Edelstahl in Anwendungen von Bedeutung, die sowohl Festigkeit als auch Korrosionsbeständigkeit erforderten, wodurch er sich als zuverlässige Wahl in verschiedenen Ingenieursektoren positionierte.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Herkunftsland/-region	Hinweise/Bemerkungen
UNS	S40400	USA	Nächster Äquivalent zu AISI 404
AISI/SAE	404	USA	Kleinere Zusammensetzungsunterschiede zu beachten
ASTM	A240	USA	Standardbeschreibung für Edelstahlplatten
EN	1.4002	Europa	Ähnliche Eigenschaften, kann aber in der mechanischen Leistung abweichen
JIS	SUS 404	Japan	Vergleichbar, kann jedoch andere Verarbeitungsstandards haben

Die Unterschiede zwischen äquivalenten Graden liegen häufig in der spezifischen Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften, die die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen können. Zum Beispiel können sowohl AISI 404 als auch EN 1.4002 zwar eine ähnliche Korrosionsbeständigkeit bieten, aber ihre Zugfestigkeit und Duktilität variieren, was ihre Eignung für bestimmte Ingenieuraufgaben beeinflusst.

Schlüssel Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
Cr (Chrom)	18,0 - 20,0
Ni (Nickel)	8,0 - 10,0
Mo (Molybdän)	0,5 - 1,0
C (Kohlenstoff)	≤ 0,03
Mn (Mangan)	2,0 - 3,0
Si (Silizium)	≤ 1,0
P (Phosphor)	≤ 0,045
S (Schwefel)	≤ 0,03

Die Hauptrolle des Chroms in 404 Edelstahl besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen und die Härte zu verbessern. Nickel trägt zur Zähigkeit und Duktilität des Stahls bei, während Molybdän die Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion, insbesondere in Chloridumgebungen, erhöht.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Testtemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch - SI-Einheiten)	Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten)	Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit	Überzogen	Raumtemperatur	520 - 750 MPa	75 - 109 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Offset)	Überzogen	Raumtemperatur	210 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Dehnung	Überzogen	Raumtemperatur	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Härte	Überzogen	Raumtemperatur	160 - 220 HB	90 - 100 HRB	ASTM E10
Schlagzähigkeit	Überzogen	-20°C	40 J	30 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht 404 Edelstahl geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Duktilität erfordern, wie z.B. strukturelle Komponenten in Gebäuden und Maschinen. Seine Fähigkeit, signifikante Lasten bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Integrität unter Stress zu widerstehen, ist entscheidend für Sicherheit und Leistung.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch - SI-Einheiten)	Wert (imperiale Einheiten)
Dichte	Raumtemperatur	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1400 - 1450 °C	2550 - 2642 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	16 W/m·K	9,3 BTU·in/ft²·h·°F
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Elektrischer Widerstand	Raumtemperatur	0,73 µΩ·m	0,00000073 Ω·in
Wärmeausdehnungskoeffizient	20 - 100 °C	16,5 x 10⁻⁶ /K	9,2 x 10⁻⁶ /°F

Die Dichte und der Schmelzpunkt von 404 Edelstahl weisen auf seine Robustheit hin und machen ihn für Hochtemperaturanwendungen geeignet. Die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität sind wichtig für Anwendungen, die Wärmeübertragung umfassen, während der elektrische Widerstand in elektrischen Anwendungen relevant ist.

Korrosionsbeständigkeit

Korridierendes Mittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Beständigkeitsbewertung	Hinweise
Choride	3,5%	25°C/77°F	Gut	Risiko von Lochkorrosion
Schwefelsäure	10%	20°C/68°F	Befriedigend	Anfällig für SCC
Essigsäure	5%	25°C/77°F	Gut	Beständig gegen lokale Korrosion
Atmosphärische Bedingungen	-	-	Ausgezeichnet	Funktioniert gut in feuchten Umgebungen

404 Edelstahl weist eine hervorragende Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion und eine gute Beständigkeit gegen viele Säuren und Chloride auf. Er ist jedoch anfällig für Spannungsrisskorrosion (SCC) in bestimmten Umgebungen, insbesondere in Anwesenheit von Chloriden. Im Vergleich zu 304 Edelstahl, der eine ähnliche Korrosionsbeständigkeit bietet, aber bei sauren Umgebungen eine bessere Leistung zeigt, kann 404 in Anwendungen, bei denen Chloridbelastung ein Anliegen ist, bevorzugt werden.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Limit	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale Dauerdiensttemperatur	800 °C	1472 °F	Geeignet für Hochtemperaturanwendungen
Maximale intermittierende Diensttemperatur	900 °C	1652 °F	Kann kurzfristige Exposition widerstehen
Skalierungstemperatur	1000 °C	1832 °F	Risiko von Oxidation über dieses Limit hinaus

Bei erhöhten Temperaturen behält 404 Edelstahl seine Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit, was ihn für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen geeignet macht. Eine längere Exposition über 800 °C kann jedoch zu Skalierung und einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen.

Verarbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlene Füllmetall (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Bemerkungen
TIG	ER404	Argon	Gut für dünne Abschnitte
MIG	ER404	Argon/CO2	Geeignet für dickere Abschnitte
E-Hand	E404	-	Wird nicht häufig verwendet

404 Edelstahl ist hochgradig schweißbar mit verschiedenen Methoden, einschließlich TIG- und MIG-Schweißen. Vorwärmen kann für dickere Abschnitte notwendig sein, um Risse zu vermeiden. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht verbessern.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	[404 Edelstahl]	[AISI 1212]	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	60%	100%	Schwerer zu bearbeiten als Kohlenstähle
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30 m/min	50 m/min	Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge für beste Ergebnisse

Die Bearbeitung von 404 Edelstahl kann aufgrund seiner Verfestigungseigenschaften herausfordernd sein. Der Einsatz geeigneter Werkzeuge und Schnittgeschwindigkeiten ist entscheidend für eine effiziente Bearbeitung.

Formbarkeit

404 Edelstahl kann sowohl durch Kalt- als auch durch Warmverarbeitung geformt werden. Kaltverarbeitung kann zu Verfestigung führen, während Warmverarbeitung eine bessere Duktilität ermöglicht. Der minimale Biegeradius sollte während der Verarbeitung berücksichtigt werden, um Risse zu vermeiden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primärer Zweck / Erwünschtes Ergebnis
Glühen	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	1 - 2 Stunden	Luftkühlung	Spannungen abbauen, Duktilität verbessern
Lösungsbehandlung	1050 - 1150 °C / 1922 - 2102 °F	30 Minuten	Wasserabschreckung	Korrosionsbeständigkeit erhöhen

Wärmebehandlungsverfahren wie Glühen und Lösungsbehandlung sind entscheidend für die Optimierung der Mikrostruktur von 404 Edelstahl, um seine mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Konkretes Anwendungsbeispiel	Wesentliche Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (kurz)
Automobil	Auspuffsysteme	Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturfestigkeit	Haltbarkeit in rauen Umgebungen
Chemische Verarbeitung	Lagerbehälter	Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit	Sicherheit und Zuverlässigkeit beim Umgang mit Chemikalien
Luftfahrt	Strukturelle Komponenten	Stärke-Gewichts-Verhältnis, Oxidationsbeständigkeit	Leistung unter extremen Bedingungen

Weitere Anwendungen umfassen:
* - Lebensmittelverarbeitungsgeräte
* - Maritime Umgebungen
* - Architektonische Strukturen

404 Edelstahl wird für diese Anwendungen gewählt, da er ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Leichtigkeit der Verarbeitung bietet, was eine langanhaltende Leistung in anspruchsvollen Umgebungen gewährleistet.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	404 Edelstahl	304 Edelstahl	316 Edelstahl	Kurznotiz zu Vor-/Nachteilen oder Kompromissen
Wesentliche mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Mittlere Festigkeit	Hohe Festigkeit	404 bietet bessere Festigkeit als 304, aber weniger als 316
Wesentliches Korrosionsmerkmal	Gut in milden Umgebungen	Ausgezeichnet in vielen Umgebungen	Überlegen in Chloridumgebungen	316 wird für marine Anwendungen bevorzugt
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Gut	Alle Grade sind schweißbar, aber 316 kann mehr Sorgfalt erfordern
Bearbeitbarkeit	Moderat	Gut	Befriedigend	404 ist schwerer zu bearbeiten als 304
Formbarkeit	Gut	Ausgezeichnet	Gut	404 ist weniger formbar als 304
Ungefährer relativer Preis	Moderat	Niedriger	Höher	404 ist kosteneffektiv für spezifische Anwendungen
Typische Verfügbarkeit	Moderat	Hoch	Hoch	304 und 316 sind häufiger auf Lager

Bei der Auswahl von 404 Edelstahl sind Überlegungen zur Kosteneffektivität, Verfügbarkeit und zu spezifischen Anwendungsanforderungen zu berücksichtigen. Seine einzigartigen Eigenschaften machen ihn für Nischenanwendungen geeignet, insbesondere dort, wo ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit entscheidend ist. Darüber hinaus sollten Sicherheitsfaktoren und Umweltbedingungen bewertet werden, um die optimale Leistung und Langlebigkeit im Einsatz sicherzustellen.