Alles, was Sie über ferritischen Edelstahl wissen müssen

Ferritischer Edelstahl, die zweithäufigste Edelstahlsorte, hat sich aufgrund seiner Eigenschaften und Vorteile in vielen Branchen etabliert. Dieser Blog bietet Ihnen eine detaillierte Einführung in ferritischen Edelstahl hinsichtlich seiner Eigenschaften, Anwendungen und Vorteile und unterstützt Sie bei der Entwicklung Ihrer individuellen Metallprodukte.

Was ist ferritischer Edelstahl?

Definition

Ferritischer Edelstahl ist eine Art Edelstahl mit Eisen als Basis, der sich durch Chrom (typischerweise 10.5%-30%) und einen niedrigen oder gar keinen Nickelgehalt auszeichnet.

Es behält seine kubisch-raumzentrierte (krz) Kristallstruktur von Raumtemperatur bis hin zu hohen Temperaturen bei.

Was ist Ferrit?

Ferrit ist eine Kristallstruktur, die durch die Anordnung von Eisenatomen in einem kubisch-raumzentrierten Gitter entsteht. Diese metallographische Struktur bedingt, dass alle ferritischen Stähle magnetisch sind und ihnen charakteristische Umformbarkeit und Zähigkeit verleihen.

Chemische Komponenten

Haupteigenschaften von ferritischem Edelstahl

Physikalische Eigenschaften

• Magnetisch
• Gute Wärmeleitfähigkeit
• Geringe Wärmeausdehnung

Chemische Eigenschaften

• Gute Korrosionsbeständigkeit: insbesondere in milden atmosphärischen Umgebungen, Süßwasserumgebungen und Umgebungen mit leichten chemischen Medien.
• Gute Oxidationsbeständigkeit: auch bei hohen Umgebungstemperaturen von 600-800℃.

Mechanische Eigenschaften

• Mäßige Zugfestigkeit und Streckgrenze.
• Zähigkeit: Bei Raumtemperatur weist es eine gewisse Zähigkeit auf, die jedoch mit sinkender Temperatur abnimmt.
• Formbarkeit: Es weist typischerweise eine schlechte Plastizität auf, insbesondere bei niedrigen Temperaturen.

Gängige ferritische Edelstahlsorten

430 Edelstahl

Edelstahl 430 enthält 16-18% Chrom und ist der gebräuchlichste und vielseitigste ferritische Edelstahl.

Es weist eine gute Korrosionsbeständigkeit in trockenen, milden Umgebungen auf.

Seine Schweißbarkeit ist relativ schlecht, wodurch es sich für Blechbearbeitungsverfahren wie Schneiden und Biegen zur integrierten Umformung eignet.

Zu den gängigen Anwendungsgebieten von 430 gehören Gehäuse für Mikrowellenöfen, Wandverkleidungen in Aufzügen und Küchenspülen.

434 Edelstahl

Edelstahl 434 enthält zusätzlich zu Edelstahl 430 etwa 1% Molybdän. Durch die Zugabe von Molybdän wird die Beständigkeit des Edelstahls gegen Loch- und Spaltkorrosion verbessert, gleichzeitig steigen aber auch die Kosten geringfügig.

Zu den gängigen 434 Bauteilen gehören Autotürgriffe, Scheibenwischerarme und Geschirrspülereinsätze.

409 Edelstahl

Edelstahl 409 hat einen Chromgehalt von etwa 11% und enthält Titan, ein stabiles Element.

Durch die Zugabe von Titan wird die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion verbessert, was zu hervorragenden Schweißeigenschaften führt.

Aufgrund des niedrigen Chromgehalts sind die Kosten zwar geringer, die Korrosionsbeständigkeit ist jedoch deutlich geschwächt.

Gängige Anwendungsgebiete für 409 sind Abgasrohre für Kraftfahrzeuge, Schalldämpfer für Kraftfahrzeuge und Abgasrohre für landwirtschaftliche Geräte.

439 Edelstahl

Der Chromgehalt von Edelstahl 439 liegt bei etwa 17-19%, und Titan wird als Stabilisierungselement verwendet, um die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion zu verbessern, sodass die Schweißeigenschaften ausgezeichnet sind.

Teile, die eine hohe Schweißleistung und gute Korrosionsbeständigkeit erfordern, können aus 439 hergestellt werden, wie z. B. Warmwasserbereiter-Auskleidungen, Gasleitungen usw.

Edelstahl 444

Edelstahl 444 ist ein hochmolybdänhaltiger ferritischer Edelstahl, der 18-201 % Chrom, etwa 21 % Molybdän und Niob als stabilisierendes Element enthält – wodurch interkristalline Korrosion wirksam verhindert wird.

Durch das Vorhandensein von Molybdän erhält es eine extrem hohe Beständigkeit gegen Chloridspannungskorrosion und Lochfraßkorrosion.

Zu den gängigen Produkten unter der Bezeichnung 444 gehören Warmwasserspeicher und Dachmaterialien für Gebäude an der Küste.

446 Edelstahl

446 Edelstahl ist ein hochchromhaltiger ferritischer Edelstahl mit einem Chromgehalt von 23-27%, wodurch er eine extrem hohe Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und eine maximale Hitzebeständigkeitstemperatur von bis zu 1100℃ aufweist.

Allerdings sind seine Kosten im Vergleich zu anderen ferritischen Edelstählen relativ hoch, und seine Bearbeitbarkeit ist im Allgemeinen durchschnittlich.

Zu den gängigen Produkten aus Edelstahl 446 gehören Glührohre für Industrieöfen und Wärmebehandlungsanlagen.

Internationale Standards und entsprechende Schulstufen

Vor- und Nachteile von ferritischem Edelstahl

Vorteile

1. Der Chromgehalt in ferritischem Edelstahl gewährleistet dessen gute Korrosionsbeständigkeit. Wenn Ihr Produkt mäßig korrosiven Umgebungen standhalten muss, erfüllt ferritischer Edelstahl Ihre Anforderungen an eine langfristige Nutzung.
2. Ferritischer Edelstahl zeichnet sich durch eine gute Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aus, wodurch sichergestellt wird, dass Produkte aus ferritischem Edelstahl auch in Umgebungen mit hohen Einsatztemperaturen ihre gute Leistungsfähigkeit beibehalten.
3. Die Plastizität und Zähigkeit von ferritischem Edelstahl machen ihn hervorragend für die Verarbeitung bei Raumtemperatur geeignet, und wenn Sie ferritischen Edelstahl als Produktionsmaterial wählen, dann wird der gesamte Produktionsprozess sehr effizient sein.
4. Ferritischer Edelstahl enthält sehr wenig oder gar kein Nickel, was zu geringeren Produktionskosten führt. Wenn bei Ihrem Produkt Kosteneffizienz im Vordergrund steht, ist ferritischer Edelstahl eine gute Wahl.

Nachteile

Im Vergleich zu anderen Edelstahlsorten weist ferritischer Edelstahl in bestimmten Anwendungsbereichen einige Nachteile auf.

1. Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl weist ferritischer Edelstahl eine relativ geringere Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere in feuchten, chemischen und chlorhaltigen Umgebungen.
2. Ferritischer Edelstahl ist schlecht schweißbar und versprödet nach dem Schweißen, es bilden sich Heißrisse, und es kommt zu interkristalliner Korrosion, was im Allgemeinen zu einer schlechten Schweißnahtqualität führt.
3. Ferritischer Edelstahl ist nicht so fest wie austenitischer Edelstahl und PH-Edelstahl, daher bietet er bei Anwendungen mit hohen Festigkeitsanforderungen keine großen Vorteile.
4. Ferritischer Edelstahl weist in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen eine geringe Plastizität und Zähigkeit auf, wodurch er für Anwendungen bei niedrigen Temperaturen oder für Szenarien, die eine hohe Zugfestigkeit der Bauteile erfordern, ungeeignet ist.

Verarbeitungsverfahren für ferritischen Edelstahl

CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitung ist die gebräuchlichste Bearbeitungsmethode für ferritischen Edelstahl und erzeugt Produkte mit hoher Präzision, glatten Oberflächen und hervorragenden Eigenschaften, wodurch sie sich hervorragend für kundenspezifische Projekte in kleinen bis mittleren Serien eignet.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass lokale Temperaturerhöhungen während des Schneidprozesses zu Oberflächenhärtung führen und den Werkzeugverschleiß beschleunigen können.

Es wird empfohlen, Schnellarbeitsstahl- oder Hartmetallwerkzeuge in Kombination mit mittleren bis niedrigen Schnittgeschwindigkeiten und Kühlschmierstoffen zu verwenden, um bessere Bearbeitungsergebnisse zu erzielen.

Warmschmieden

Ferritischer Edelstahl kann warmverarbeitet werden, jedoch ist es notwendig, die Werkstücktemperatur während der Bearbeitung genau zwischen 950 und 1250 °C zu halten. 

Eine zu niedrige Temperatur führt zu Kaltverfestigung, während eine zu hohe Temperatur zu grobem Gefüge, verminderten mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit führt.

Daher wird es weniger für die Wärmebehandlung eingesetzt und kommt hauptsächlich bei einer geringen Anzahl von Teilen mit großer Dicke oder speziellen Formen zum Einsatz.

Feinguss

Ferritischer Edelstahl kann zwar für Feinguss verwendet werden, seine schlechte Fließfähigkeit und die Anfälligkeit für Kaltrisse und interkristalline Rissbildung bei schneller Abkühlung schränken jedoch seine Anwendungsmöglichkeiten ein.

Daher wird es typischerweise nur für das Gießen kleiner Serien von komplexen Formen und hochpräzisen Teilen verwendet.

Um Risse zu vermeiden, ist beim Gießprozess eine strenge Kontrolle der Schmelztemperatur, der Gießgeschwindigkeit und der Abkühlmethode erforderlich.

Darüber hinaus ist ein Glühen nach dem Gießen erforderlich, um Spannungen abzubauen und die mechanischen Eigenschaften sowie die Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten.

Schneiden und Biegen

Kaltumformverfahren wie Biegen und Stanzen sind die gebräuchlichsten industriellen Bearbeitungsmethoden für ferritischen Edelstahl, hauptsächlich aus folgenden zwei Gründen:

1. Niedrige Kosten und gute Korrosionsbeständigkeit bieten Kostenvorteile für großtechnische Anwendungen.
2. Durch die Kaltverformung werden dünne Bleche verwendet, wodurch die Nachteile der begrenzten Plastizität und der Kaltverfestigung von ferritischem Edelstahl wirksam vermieden werden.

Schweißen

Die Schweißbarkeit von ferritischem Edelstahl ist im Allgemeinen durchschnittlich. Werden die Wärmeeinbringung beim Schweißen und die Zwischenlagentemperatur während des Produktionsprozesses nicht streng kontrolliert, können Heißrisse an der Schweißnaht auftreten, was die Produkteigenschaften beeinträchtigt.

Die Auswahl von Werkstoffsorten mit guter Schweißbarkeit, wie beispielsweise 439 und 444, kann jedoch interkristalline Korrosion nach dem Schweißen wirksam verhindern.

Oberflächenbehandlung

• Funktionelle Behandlung: Beizen, Passivieren, Elektropolieren…
• Dekorative Bearbeitungsverfahren: Polieren, Sandstrahlen, Beschichten…

Anwendung von ferritischem Edelstahl

• Automobilbranche: Auspuffrohre, Auspuffkrümmer, Schalldämpfer, Türgriffe, Scheibenwischerteile…
• Haushaltsgeräte und Küchenutensilien: Warmwasserbereiter-Einsätze, Waschmaschinentrommeln, Mikrowellengehäuse, Spülbecken, Induktionskochfelder und -pfannen…
• Architektur und Dekoration: Aufzugstürpaneele, Tür- und Fensterscharniere, Küstenbaukonstruktionen…
• Industrie und Energie: Kesseltrommel, Chemikalientransportleitung, Wärmetauscherrohr…
• Langlebige Konsumgüter: Motorradrahmen, Befestigungselemente (Schrauben, Muttern)…

Zusammenfassung

Dieser Blog hat Ihnen einen allgemeinen Überblick über die Eigenschaften, Vorteile und Anwendungsbereiche von ferritischem Edelstahl gegeben. Wenn Sie an der individuellen Anfertigung von Produkten aus ferritischem Edelstahl interessiert sind, kontaktieren Sie uns gerne für ein Angebot. Wir bieten Ihnen umfassende Leistungen aus einer Hand, darunter Zerspanung, Feinguss, Blechbearbeitung und Oberflächenbehandlung.

Häufig gestellte Fragen