Inhaltsverzeichnis
Überblick
Im folgenden ausführlichen Inhalt werden die Eigenschaften von Edelstahl 316 erörtert, die seine chemische Beschaffenheit, seine physikalischen und mechanischen Eigenschaften sowie seine elektrischen und thermischen Eigenschaften umfassen. Der Schwerpunkt liegt auch auf dem Transport von Guss aus Edelstahl 316, der alle seine Vorteile bietet, einschließlich verbesserter Korrosionsbeständigkeit und hoher Zugfestigkeit sowie verbesserter Formbarkeit für Branchen wie chemische Verarbeitung, Schiffstransport usw. Der Gussvorgang besteht aus dem Erstellen von Mustern, Vorbereiten von Formen, die mit geschmolzenem Edelstahl gefüllt werden sollen, und gemeinsame Endbearbeitung der resultierenden Teile oder optionale Wärmebehandlung unter strengen Qualitätskontrollmaßnahmen. Alles in allem kann dieser Inhalt als nützlicher Leitfaden für den Charakter und die weit verbreitete Verwendung von Edelstahl 316 dienen.
Was ist Edelstahl 316?
Edelstahl 316 ist eine austenitische Legierung, die eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweist, insbesondere in Umgebungen mit hohem Chloridgehalt. Die Legierung ist reich an Chrom, Nickel und Molybdän und bietet eine hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion. Edelstahl 316, der üblicherweise für Schiffsausrüstung, chemische Verarbeitung und medizinische Geräte verwendet wird, ist außerdem gut formbar, schweißbar und optisch ansprechend und kann daher auch für strukturelle und dekorative Anwendungen verwendet werden.
Welche Varianten gibt es aus Edelstahl 316?
Edelstahl mit der Bezeichnung 316 gibt es in mehreren Versionen, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Edelstahl 316L weist einen geringeren Kohlenstoffgehalt auf, was die Struktur aufgrund der verringerten Wärmeübertragung über die Schweißzone widerstandsfähiger gegen Sensibilisierungs- und Korrosionsrisiken beim Schweißen macht. Daher ist es ein Material der Wahl für schweißanfällige Strukturen. Obwohl Edelstahl 316H aus mehr Kohlenstoff besteht, verleiht es dem Stahl eine höhere Festigkeit, insbesondere gegenüber Temperaturen. Edelstahl 316Ti verfügt über Titanatome, um Sensibilisierung und interkristalline Korrosion zu vermeiden, und eignet sich daher perfekt für ungünstige Umgebungen und hohe Temperaturen. Darüber hinaus können einige Materialien sowohl für 316 als auch für 316L doppelt zertifiziert sein, sodass zusätzliche Schichten möglich sind. Dies gibt Maschinenbauingenieuren die Möglichkeit, hochgradig individuelle Designs zu erstellen, die Flexibilität für Variationen in der Leistung und Belastbarkeit in verschiedenen Anwendungen bieten.
Welche Elementzusammensetzung beeinflusst die Eigenschaften von Edelstahl 316 am meisten?
Der Edelstahl 316 verfügt über eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, die durch den Chromgehalt, der 16-18% in der Legierung ausmacht, deutlich unterstützt wird. Chrom bildet eine korrosionsbeständige Oxidschicht auf der Stahloberfläche, die es vor verschiedenen Umgebungen, einschließlich korrosiven Umgebungen wie Atmosphäre, Chemikalien und Salzgehalt, schützt. Darüber hinaus werden diesen Elementen Nickel und Molybdän zugesetzt, die die Korrosionsbeständigkeit und Duktilität verbessern und auch eine gewisse Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion bieten, wenn sie mit Chloriden versetzt werden. Obwohl auch andere Elemente wie Kohlenstoff, Mangan, Silizium und Stickstoff dazu beitragen, bleibt Chrom für die Definition der wichtigsten Eigenschaften der Legierung von entscheidender Bedeutung. Diese Legierung wird daher zur ersten Wahl in anspruchsvolleren Umgebungen wie Korrosionsanwendungen in der Schifffahrt und in der chemischen Verarbeitung sowie bei medizinischen Geräten und Maschinen, die eine bessere Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Vergleichen Sie Edelstahl 316 und 304
Unter diesen sind die rostfreien Stähle 316 und 304 die beliebtesten austenitischen Legierungen, die aus ähnlichen Elementen bestehen, hauptsächlich aus Chrom und Nickel, obwohl 316er Stahl normalerweise einen etwas höheren Anteil an beiden aufweist. Der Kanal zwischen den beiden liegt in der Zugabe von Molybdän zu Edelstahl 316, wodurch dessen Korrosionsbeständigkeit insbesondere in chloridreichen Räumen verbessert wird und es daher für maritime und chemische Anwendungen verwendet werden kann. Erwähnenswert ist, dass es viel weniger Molybdän enthält, aber dennoch in vielen Umgebungen ein gut korrosionsbeständiges Material ist, das für den allgemeinen Einsatz geeignet ist. Trotz der höheren Zugfestigkeit und geringeren Kriechfestigkeit ist Edelstahl 316 aufgrund der höheren Bearbeitungs- und Schweißkosten oft weniger attraktiv im Vergleich zum kostengünstigeren Edelstahl 304. Letztendlich liegt der Unterschied zwischen Edelstahl 316 und 304 im Detail – den spezifischen Anforderungen wie Umgebungsbedingungen, Kostenüberlegungen und Endbearbeitungsanforderungen.
Eigenschaften von Edelstahl 316
Chemische Zusammensetzung von Edelstahl 316
Eigenschaften von Komponentenelementen | Metrisch |
| Kohlenstoff, C | <= 0,080 % |
| Chrom, Cr | 16 – 18 % |
| Eisen, Fe | 61.8 – 72 % |
| Mangan, Mn | <= 2,0 % |
| Molybdän, Mo | 2.0 – 3.0 % |
| Nickel, Ni | 10 – 14 % |
| Phosphor, P | <= 0,045 % |
| Silizium, Si | <= 1,0 % |
| Schwefel, S | <= 0,030 % |
Physikalische Eigenschaften von Edelstahl 316
Physikalische Eigenschaften | Metrisch | Englisch |
| Dichte | 8,00 g/cm³ | 0,289 lb/in³ |
Mechanische Eigenschaften von Edelstahl 316
Mechanische Eigenschaften | Metrisch | Englisch |
| Härte, Brinell | 149 | 149 |
| Härte, Knoop | 169 | 169 |
| Härte, Rockwell B | 80 | 80 |
| Härte, Vickers | 155 | 155 |
| Zugfestigkeit, ultimative | 550 MPa | 79800 psi |
| Zugfestigkeit, Ertrag | 240 MPa | 34800 psi |
| Bruchdehnung | 60% | 60% |
| Elastizitätsmodul | 193 GPa | 28000 ksi |
| Izod-Einschlag | 129 J | 95,1 ft-lb |
| Charpy-Aufprall | 105 J | 77,4 ft-lb |
Elektrische Eigenschaften von Edelstahl 316
Elektrische Eigenschaften | Metrisch | Englisch |
| Elektrischer widerstand | 0,0000740 Ohm-cm | 0,0000740 Ohm-cm |
| Magnetische Permeabilität | 1.008 | 1.008 |
Thermische Eigenschaften von Edelstahl
Thermische Eigenschaften | Metrisch | Englisch |
| WAK, linear | 16,0 µm/m-°C @Temperatur 0,000 – 100 °C | 8,89 µin/in-°F @Temperatur 32,0 – 212 °F |
16,2 µm/m-°C @Temperatur 0,000 – 315 °C | 9,00 µin/in-°F @Temperatur 32,0 – 599 °F | |
17,5 µm/m-°C @Temperatur 0,000 – 540 °C | 9,72 µin/in-°F @Temperatur 32,0 – 1000 °F | |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,500 J/g-°C @Temperatur 0,000 – 100 °C | 0,120 BTU/lb-°F @Temperatur 32,0 – 212 °F |
| Thermal Leitfähigkeit | 16,3 W/mK @Temperatur 100 °C | 113 BTU-in/h-ft²-°F @Temperatur 212 °F |
| Schmelzpunkt | 1370 – 1400 °C | 2500 – 2550 °F |
| Solidus | 1370 °C | 2500 °F |
| Liquidus | 1400 Grad | 2550 °F |
| Maximale Betriebstemperatur, Luft | 870 °C | 1600 °F |
| 925 °C | 1700 °F |
* Die oben genannten Eigenschaften von Edelstahl 316 sind Auszüge aus MatWeb
Kann Edelstahl 316 und 316L gegossen werden?
Edelstahl 316 kann mit verschiedenen Gussverfahren gegossen werden. Edelstahl 316, eine gängige Edelstahllegierung mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturfestigkeit und guten mechanischen Eigenschaften, wird häufig für Gussteile in Branchen wie der chemischen Verarbeitung, der Lebensmittelverarbeitung und der Schifffahrt verwendet
Der Vorteil von Edelstahl 316 beim Gießen?
Das Gießen von Edelstahl 316 ist ein Prozess, bei dem Komponenten aus Edelstahl 316 hergestellt werden, einer austenitischen Edelstahlsorte, die für ihre verbesserte Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu Edelstahl 304 bekannt ist. Zu den Merkmalen von Gussteilen aus Edelstahl 316 gehören:
- Erhöhte Korrosionsbeständigkeit: Da Edelstahl 316 Molybdän enthält, ist er beständig gegen Lochfraß und Spaltkorrosion. Dadurch eignet er sich für maritime, chemische und andere korrosive Anwendungen.
- Hohe Festigkeit und Duktilität: Gussteile aus Edelstahl 316 weisen eine gute Festigkeit und Duktilität auf, sodass sie verschiedenen Belastungen und Belastungen standhalten können, ohne sich zu verformen oder zu brechen.
- Hervorragende Formbarkeit: Ähnlich zu Edelstahl 304Edelstahl 316 lässt sich leicht in komplexe Formen formen und eignet sich daher ideal für die Herstellung komplizierter Gusskomponenten.
- Hitzebeständigkeit: Gussteile aus Edelstahl 316 können mäßig hohen Temperaturen (bis zu etwa 870 °C) ohne nennenswerten Verlust der mechanischen Eigenschaften standhalten.
- Einfache Reinigung: Komponenten aus gegossenem Edelstahl 316 verfügen über glatte Oberflächen, die leicht zu reinigen und zu pflegen sind, wodurch sie sich ideal für Sanitäranwendungen wie die Lebensmittelverarbeitung, Pharmazeutika und medizinische Geräte eignen
Gießmethoden für den Edelstahlguss
Beim Edelstahlguss kommen verschiedene Methoden zum Einsatz, darunter:
- Feinguss (Wachsausschmelzverfahren): Dazu gehört die Herstellung eines Wachsmodells, das Überziehen mit Keramik, das Entnehmen des geschmolzenen Inhalts und das anschließende Eintauchen in geschmolzenen Edelstahl.
- Sandguss: Es werden Sandformen mit gepressten Mustern aus geschmolzenem Edelstahl verwendet.
- Druckguss: Hochdruckeinspritzung von geschmolzenem Edelstahl in komplex geformte Stahlformen.
- Fortlaufendes Casting: Längeres und kontinuierliches Gießen von geschmolzenem Edelstahl über lange Abschnitte in die wassergekühlten Formen.
- Schleuderguss: Die Formen, die zum Spinnen von geschmolzenem Edelstahl zu zylindrischen Teilen verwendet werden.
- Vakuumguss: Vakuum-Präzisionsguss zur Minimierung der Porosität.
Alle diese Techniken weisen bestimmte Merkmale auf und werden je nach Anzahl der verarbeiteten Teile, erforderlichen Eigenschaften und Produktionsmengen ausgewählt. Edelstahlguss ist sehr vielfältig, da er in verschiedenen Situationen eingesetzt werden kann.
Der Prozess des Gießens von Edelstahl 316 und 316L
Der Prozess des Edelstahlgusses umfasst typischerweise die folgenden Schritte:
- Mustererstellung: Dabei wird meist aus Wachs oder einem ähnlichen Material ein Muster des gewünschten Bauteils erstellt. Dieses Muster ist eine exakte Nachbildung des zu gießenden Teils, einschließlich aller komplizierten Details und Merkmale.
- Formmontage: Das Muster wird dann mit einem feuerfesten Keramikmaterial beschichtet, das eine Hülle um es herum bildet. Diese Schale dient als Form zum Gießen des Edelstahls.
- Musterentfernung: Sobald die Keramikschale ausgehärtet ist, wird das Muster im Inneren durch Schmelzen oder Auflösen entfernt, sodass eine Hohlform zurückbleibt.
- Formenvorwärmen: Die Keramikform wird auf eine hohe Temperatur erhitzt, um jegliche Restfeuchtigkeit zu entfernen, die Form zu stärken und einen besseren Metallfluss beim Gießen zu ermöglichen.
- Gießen von geschmolzenem Edelstahl: Der Edelstahl wird in einem Ofen geschmolzen und auf die entsprechende Gießtemperatur gebracht. Anschließend wird das geschmolzene Metall vorsichtig in die vorgewärmte Keramikform gegossen.
- Schimmelentfernung: Nachdem der Edelstahl vollständig erstarrt ist, wird die Keramikform abgebrochen, um das Gussteil freizulegen.
- Fertigstellung: Um die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit und Maßgenauigkeit zu erreichen, muss die gegossene Edelstahlkomponente möglicherweise weiter bearbeitet werden, beispielsweise durch Schleifen, maschinelle Bearbeitung oder Polieren.
- Wärmebehandlung (optional): Abhängig von den spezifischen Anforderungen der Anwendung kann das Gussteil aus Edelstahl einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um seine mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit, Härte oder Duktilität zu optimieren.
- Qualitätskontrolle: Abschließend wird der fertige Edelstahlguss auf eventuelle Mängel oder Abweichungen von den vorgegebenen Maßen und Toleranzen untersucht. Dies kann eine Sichtprüfung, zerstörungsfreie Prüftechniken oder Maßmessungen umfassen
Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von Edelstahl 316
Der Umgang mit Edelstahl 316 ist schwierig, da dieser Stahl eine höhere Härte und Festigkeit als andere aufweist. Daher sind spezielle Bearbeitungstechniken und Werkzeuge erforderlich, um den Werkzeugkauf und die Härtung der Arbeit zu reduzieren. Niedrige Molybdänkonzentrationen können bei Umformprozessen zu einer Kaltverfestigung führen und erfordern daher eine genaue Kontrolle der Verarbeitungsparameter, um Risse und Verformungen zu verhindern. Das Wärmenachschweißen von Edelstahl 316 erfordert eine strenge Wärmebehandlung, um eine Sensibilisierung des Edelstahls zu vermeiden, die zu späteren Korrosionsrisiken führen kann. Die Reinigung sollte während des gesamten Verarbeitungsprozesses durchgeführt werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu bewahren. Außerdem sind sehr detaillierte Vorsichtsmaßnahmen erforderlich, um die Möglichkeit von Oberflächenfehlern oder Verunreinigungen zu verhindern. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Edelstahl 316 hervorragende Eigenschaften aufweist. Allerdings muss bei der Verarbeitung mehr Sorgfalt angewendet werden, um die Leistung und Qualität zu verbessern.
Häufige Anwendungen von Edelstahl 316
Edelstahl 316 wird aufgrund seiner bekannten Korrosionsbeständigkeit, angemessenen mechanischen Leistung und Vielfalt in verschiedenen Branchen häufig verwendet. Zu den Hauptanwendungen gehören Meeresumgebungen, wo es aufgrund seiner Beständigkeit gegenüber Salzwasser und Chloridbelastung häufig für Bootsbeschläge und Hardware von Offshore-Strukturen verwendet wird. Der Edelstahl 316 wird am häufigsten in der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung verwendet, da er für Geräte empfohlen wird, die desinfizierbar und beständig gegen korrosive Substanzen sind. Seine Biokompatibilität bietet den Wert der Anwendung in pharmazeutischen und medizinischen Bereichen für Chirurgie und Implantation. Im chemischen Bereich wird es in den Bereichen Verarbeitung, Luft- und Raumfahrt, Automobil und Architektur eingesetzt und unterstreicht so seine Machbarkeit und zuverlässige Leistung in mehreren Branchen und unter extremen und herausfordernden Situationen.
