439 Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen
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Umfassende Übersicht
439 Edelstahl wird als ferritischer Edelstahl klassifiziert, der hauptsächlich durch seinen Chromgehalt gekennzeichnet ist, der typischerweise von 16 % bis 18 % reicht. Diese Stahlgüte ist bekannt für ihre ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit und mäßige Korrosionsbeständigkeit, was sie für verschiedene Anwendungen in leicht korrosiven Umgebungen geeignet macht. Die Hauptlegierungselemente in 439 Edelstahl umfassen Chrom (Cr), das die Korrosionsbeständigkeit verbessert und Festigkeit verleiht, sowie Nickel (Ni), das die Duktilität und Zähigkeit erhöht. 439 hat jedoch einen niedrigeren Nickelgehalt im Vergleich zu austenitischen Güteklassen, was sich auf seine allgemeine Zähigkeit und Umformbarkeit auswirkt.
Die bedeutendsten Eigenschaften von 439 Edelstahl umfassen seine gute Schweißbarkeit, moderate Festigkeit und Beständigkeit gegen Auskristallisierung bei erhöhten Temperaturen. Er zeigt auch eine gute Duktilität und ist weniger anfällig für Spannungsrisskorrosion als einige austenitische Güteklassen.
Vorteile und Einschränkungen
Pros:
- Korrosionsbeständigkeit: Bietet gute Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation und Korrosion in verschiedenen Umgebungen.
- Schweißbarkeit: Geeignet für Schweißverfahren, ohne umfangreiche Vor- oder Nachbehandlungen.
- Kosteneffizienz: Niedrigerer Nickelgehalt macht es wirtschaftlicher im Vergleich zu austenitischen Edelstählen.
Cons:
- Begrenzte Korrosionsbeständigkeit: Nicht geeignet für stark korrosive Umgebungen, insbesondere solche mit Chloriden.
- Niedrigere Zähigkeit: Im Vergleich zu austenitischen Güteklassen hat er eine reduzierte Zähigkeit bei tiefen Temperaturen.
Historisch wurde 439 Edelstahl in Abgassystemen von Fahrzeugen, Wärmetauschern und verschiedenen architektonischen Anwendungen verwendet, aufgrund seines Eigenschafts- und Kostenverhältnisses. Seine Marktstellung ist solide, insbesondere in Branchen, in denen moderate Korrosionsbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften erforderlich sind.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Güte | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | S43900 | USA | Nächster Äquivalent zu EN 1.4510 |
| AISI/SAE | 439 | USA | Kleine zusammensetzungstechnische Unterschiede zu 444 |
| ASTM | A240 | USA | Standard-Spezifikation für Chrom- und Chrom-Nickel-Edelstahlplatten, -bleche und -streifen |
| EN | 1.4510 | Europa | Äquivalent zu AISI 439, verwendet in europäischen Standards |
| JIS | SUS439 | Japan | Ähnliche Eigenschaften wie AISI 439, verwendet in japanischen Anwendungen |
Die Unterschiede zwischen äquivalenten Güteklassen, wie 439 und 444, liegen hauptsächlich in ihrem Nickelgehalt und ihrer Korrosionsbeständigkeit. Güte 444 bietet typischerweise einen besseren Widerstand gegen Lochfraß- und Spaltkorrosion aufgrund seines höheren Molybdängehalts, was sie für härtere Umgebungen geeigneter macht.
Wesentliche Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| Cr (Chrom) | 16,0 - 18,0 |
| Ni (Nickel) | 0,5 - 1,0 |
| Mo (Molybdän) | 0,0 - 0,5 |
| C (Kohlenstoff) | 0,03 max |
| Si (Silicium) | 1,0 max |
| Mn (Mangan) | 1,0 max |
| P (Phosphor) | 0,045 max |
| S (Schwefel) | 0,03 max |
Die Hauptfunktion von Chrom in 439 Edelstahl besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen und die Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen zu gewährleisten. Nickel trägt zur Duktilität und Zähigkeit des Stahls bei, während Molybdän, obwohl in kleineren Mengen vorhanden, die Widerstandsfähigkeit gegenüber Lochfraß verbessern kann. Kohlenstoff und Silicium spielen eine Rolle bei der Festigkeit und Härte des Stahls.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Prüftemperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch - SI-Einheiten) | Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten) | Referenzstandard für Prüfmethode |
|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Angeglüht | Raumtemperatur | 450 - 550 MPa | 65 - 80 ksi | ASTM E8 |
| Reißfestigkeit (0,2 % Offset) | Angeglüht | Raumtemperatur | 200 - 300 MPa | 29 - 44 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Angeglüht | Raumtemperatur | 20 - 30 % | 20 - 30 % | ASTM E8 |
| Härte (Rockwell B) | Angeglüht | Raumtemperatur | 70 - 90 HRB | 70 - 90 HRB | ASTM E18 |
| Schlagfestigkeit | Charpy-V-Kerbe | -20 °C | 30 J | 22 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht 439 Edelstahl geeignet für Anwendungen, die moderate Festigkeit und Duktilität erfordern. Seine Reißfestigkeit und Zugfestigkeit erlauben es ihm, verschiedenen mechanischen Belastungen standzuhalten, während seine Dehnung eine gute Umformbarkeit anzeigt.
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch - SI-Einheiten) | Wert (imperiale Einheiten) |
|---|---|---|---|
| Dichte | Raumtemperatur | 7,7 g/cm³ | 0,278 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
| Wärmeleitfähigkeit | Raumtemperatur | 25 W/m·K | 17,3 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
| spezifische Wärmespeicherkapazität | Raumtemperatur | 500 J/kg·K | 0,119 BTU/lb·°F |
| Elektrischer Widerstand | Raumtemperatur | 0,73 µΩ·m | 0,00000073 Ω·m |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | Raumtemperatur | 11,5 x 10⁻⁶ /K | 6,36 x 10⁻⁶ /°F |
Die Dichte von 439 Edelstahl macht ihn geeignet für strukturelle Anwendungen, bei denen das Gewicht eine Rolle spielt. Seine Wärmeleitfähigkeit ist ausreichend für Anwendungen, die Wärmetransfer erfordern, während die spezifische Wärmespeicherkapazität seine Fähigkeit zur Wärmeaufnahme ohne signifikante Temperaturänderungen anzeigt.
Korrosionsbeständigkeit
| Korrosionsmittel | Konzentraction (%) | Temperatur (°C/°F) | Widerstandsbewertung | Hinweise |
|---|---|---|---|---|
| Chloride | 0 - 3 | 20 - 60 / 68 - 140 | Ausreichend | Risiko von Lochfraß |
| Essigsäure | 0 - 10 | 20 - 60 / 68 - 140 | Gut | Begrenzte Widerstandsfähigkeit |
| Schwefelsäure | 0 - 5 | 20 - 60 / 68 - 140 | Schlecht | Nicht empfohlen |
| Atmosphärisch | - | - | Ausgezeichnet | Gute Widerstandsfähigkeit |
439 Edelstahl zeigt eine gute Widerstandsfähigkeit gegen atmosphärische Korrosion und milde organische Säuren. Er ist jedoch anfällig für Löcher und Spaltkorrosion in Chlorid-Umgebungen, insbesondere bei erhöhten Temperaturen. Im Vergleich zu austenitischen Güteklassen wie 304 und 316 bietet 439 eine niedrigere Widerstandsfähigkeit gegenüber Chloriden, ist jedoch kosteneffektiver für Anwendungen, bei denen eine hohe Korrosionsbeständigkeit nicht kritisch ist.
Hitzebeständigkeit
| Eigenschaft/Grenze | Temperatur (°C) | Temperatur (°F) | Bemerkungen |
|---|---|---|---|
| Maximale Dauerbetriebstemperatur | 850 °C | 1562 °F | Geeignet für Hochtemperaturanwendungen |
| Maximale intermittierende Betriebstemperatur | 900 °C | 1652 °F | Kann kurzfristige Exposition tolerieren |
| Skalierungs-Temperatur | 1000 °C | 1832 °F | Risiko von Oxidation über diese Grenze hinaus |
Bei erhöhten Temperaturen behält 439 Edelstahl seine Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit, was ihn für Anwendungen wie Abgassysteme geeignet macht. Eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 850 °C kann jedoch zu Ablagerungen und einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen.
Verarbeitungseigenschaften
Schweißbarkeit
| Schweißverfahren | Empfohlener Zusatzwerkstoff (AWS-Klassifikation) | Typisches Schutzgas/Flussmittel | Hinweise |
|---|---|---|---|
| TIG | ER439 | Argon | Gute Ergebnisse mit minimaler Verzerrung |
| MIG | ER439 | Argon/CO2 | Erfordert eine sorgfältige Steuerung des Wärmeeintrags |
439 Edelstahl eignet sich gut zum Schweißen, insbesondere mit TIG- und MIG-Verfahren. Vorwärmen ist in der Regel nicht erforderlich, jedoch kann eine Nachbehandlung nach dem Schweißen vorteilhaft sein, um Spannungen abzubauen und die Zähigkeit zu verbessern. Potenzielle Defekte umfassen Porosität und mangelnde Fusion, die mit der richtigen Technik minimiert werden können.
Zerspanbarkeit
| Zerspanungsparameter | [439 Edelstahl] | Benchmark-Stahl (AISI 1212) | Hinweise/Tipps |
|---|---|---|---|
| Relativer Zerspanungsindex | 40 % | 100 % | Erfordert langsamere Geschwindigkeiten und höhere Vorschubgeschwindigkeiten |
| Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen) | 30 m/min | 60 m/min | Carbid-Werkzeuge für beste Ergebnisse verwenden |
Die Zerspanbarkeit von 439 Edelstahl ist moderat; sie erfordert langsamere Schnittgeschwindigkeiten im Vergleich zu zerspanungsfreundlicheren Stählen wie AISI 1212. Carbidewerkzeuge werden empfohlen, um bessere Oberflächenbeschaffenheiten und Werkzeuglebensdauer zu erzielen.
Umformbarkeit
439 Edelstahl kann kalt und heiß umgeformt werden, zeigt jedoch eine Kaltverfestigung, die während der Umformvorgänge zusätzliche Kraft erfordern kann. Der minimale Biegeradius sollte in Betracht gezogen werden, um Rissbildung zu vermeiden.
Wärmebehandlung
| Behandlungsprozess | Temperaturbereich (°C/°F) | Typische Haltezeit | Kühlmethode | Primäre Zweck/Erwartetes Ergebnis |
|---|---|---|---|---|
| Austenitisierung | 800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F | 1 - 2 Stunden | Luft | Verbesserung der Duktilität und Reduzierung der Härte |
Wärmebehandlungsprozesse wie das Annealen können die Duktilität und Zähigkeit von 439 Edelstahl erheblich steigern. Die Mikrostruktur verändert sich während dieser Behandlungen, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften führt.
Typische Anwendungen und Endverwendungen
| Branche/Sektor | Konkretes Anwendungsbeispiel | Wesentliche Eigenschaften des Stahls, die in dieser Anwendung genutzt werden | Auswahlgrund (kurz) |
|---|---|---|---|
| Automotive | Abgassysteme | Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit | Kosteneffektiv und langlebig |
| Architektur | Architektonische Verkleidungen | Ästhetische Anziehungskraft, mäßige Korrosionsbeständigkeit | Gutes Aussehen und Haltbarkeit |
| Lebensmittelverarbeitung | Gerätezubehör | Korrosionsbeständigkeit, Reinigungsfreundlichkeit | Entspricht Hygienestandards |
Weitere Anwendungen umfassen:
* - Küchenausstattung
* - Wärmetauscher
* - Industrieanlagen
In Abgassystemen von Fahrzeugen wird 439 Edelstahl aufgrund seiner Fähigkeit, hohe Temperaturen zu widerstehen und Oxidation zu widerstehen, ausgewählt, was ein gutes Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten bietet.
Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Erkenntnisse
| Merkmal/Eigenschaft | 439 Edelstahl | AISI 304 Edelstahl | AISI 316 Edelstahl | Kurz Pro/Contra oder Ausgleichsnotiz |
|---|---|---|---|---|
| Wesentliche mechanische Eigenschaft | Moderate Festigkeit | Hohe Festigkeit | Hohe Festigkeit | 439 ist kosteneffizienter |
| Wesentliches Korrosionsmerkmal | Angemessen in Chloriden | Gut in Chloriden | Ausgezeichnet in Chloriden | 439 ist weniger widerstandsfähig gegen Lochfraß |
| Schweißbarkeit | Gut | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet | 439 benötigt weniger Vorbehandlung |
| Zerspanbarkeit | Moderat | Gut | Moderat | 439 ist weniger zerspanbar als 304 |
| Umformbarkeit | Moderat | Gut | Moderat | 439 verfestigt sich schneller |
| Ungefährer relativer Preis | Niedriger | Höher | Höher | Kosteneffektiv für mäßige Verwendung |
| Typische Verfügbarkeit | Allgemein | Sehr allgemein | Allgemein | 439 ist weit verbreitet verfügbar |
Bei der Auswahl von 439 Edelstahl sind Überlegungen zu seiner Kosteneffizienz und Verfügbarkeit wichtig, insbesondere in Anwendungen, bei denen eine hohe Korrosionsbeständigkeit nicht kritisch ist. Seine moderate Festigkeit und gute Schweißbarkeit machen ihn geeignet für verschiedene Ingenieranwendungen, während seine Anfälligkeit für Lochfraß in Chlorid-Umgebungen sorgfältig bewertet werden sollte.