Edelstahl kann je nach Mikrostruktur und Zusammensetzung in verschiedene Typen unterteilt werden, und jeder Stahltyp hat unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungen. Dieser Artikel konzentriert sich auf fünf gängige Typen von Edelstahl: austenitischem Edelstahl, ferritischem Edelstahl, martensitischem Edelstahl, doppeltphasigem Edelstahl und niederlegierendem Edelstahl.
1. Austenitischer Edelstahl
Austenitischer Edelstahl ist eine Art von Edelstahl, der durch eine austenitische Kristallstruktur gekennzeichnet ist. Die Hauptlegierungselemente des austenitischen Edelstahls sind Chrom (Cr) und Nickel (Ni), wobei das Chromgewicht normalerweise über 18 % liegt und das Nickelgewicht im Allgemeinen über 8 %. Aufgrund seines hohen Nickelgehalts hat austenitischer Edelstahl normalerweise gute Korrosionswiderstandsfähigkeit, Duktilität und Widerstandsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen.
Die Kristallstruktur des austenitischen Edelstahls ist kubisch mit flächenzentrierter Struktur (FCC), was ihm hohe Plastizität und Duktilität verleiht und es ermöglicht, unter extremen Bedingungen gute mechanische Eigenschaften aufrechtzuerhalten.
Einteilung von austenitischen Edelstählen:
Austenitisches Edelstahl kann je nach chemischer Zusammensetzung und Leistungsmerkmalen in die folgenden Typen unterteilt werden:
Edelstahl 304 (1.4301): eine Legierung aus 18 % Chrom und 8 % Nickel, mit guter allgemeiner Leistungsfähigkeit, geeignet für verschiedene leicht korrosive Umgebungen.
316 rostfreier Stahl (1.4401): 2%-3% Molybdän wird zu 304 hinzugefügt, was die Fähigkeit zur Widerstandsfähigkeit gegen Chloridkorrosion erheblich verbessert und für anspruchsvollere korrosive Orte wie Seewasserumgebungen und chemische Anlagen geeignet ist.
Edelstahl 321 (1.4541): Titan wird hinzugefügt, wodurch ein besseres Widerstandsfähigkeit gegen intergranulare Korrosion erreicht wird und oft in Hochtemperaturanlagen verwendet wird.
Edelstahl 904L (1.4539): enthält höhere Mengen an Legierungselementen wie Kupfer, was eine stärkere Korrosionsbeständigkeit bietet und oft in Meerwasser-Kühlsystemen, saure Gasbehandlung und anderen Umgebungen eingesetzt wird.
Eigenschaften des austenitischen Edelstahls:
- Hohe Korrosionsbeständigkeit: Austenitischer Edelstahl weist eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber den meisten sauren und basischen Umgebungen auf, insbesondere eine starke Korrosionsbeständigkeit gegenüber Chloriden.
- Gute Verarbeitbarkeit: Aufgrund der hohen Duktilität der austenitischen Struktur eignet sich austenitischer Edelstahl sehr gut für Verarbeitungsprozesse wie Stanz-, Zieh- und Schweißverfahren.
- Gute Widerstandsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen: Austenitischer Edelstahl kann auch in kalten Umgebungen noch eine gute Zähigkeit aufweisen und ist für den Einsatz in Niedertemperaturanlagen geeignet.
- Hohe Schwierigkeit bei der Wärmebehandlung: Obwohl austenitischer Edelstahl unter normalen Bedingungen ausgezeichnete Eigenschaften aufweist, ist er schwer wärmezu behandeln, insbesondere bei hohen Temperaturen neigen er zu intergranularem Korrosion.
Anwendungsbereiche von austenitischem Edelstahl:
- Lebensmittel- und Pharmaindustrie: 304 und 316 Edelstahl werden weitgehend in der Fertigung von Lebensmittelverarbeitungsanlagen, Pharmavergabeausrüstung und Trinkwasserbehandlungseinrichtungen eingesetzt.
- Chemie- und Petrochemieindustrie: Korrosionsbeständigkeit macht es geeignet für chemische Behälter, Reaktoren, Leitungen und andere Anlagen.
- Baudekoration und Haushaltsgeräteindustrie: Austenitischer Edelstahl hat ein schönes Äußeres und ist korrosionsbeständig, daher wird er oft für Fassaden von Gebäuden, Brücken und verschiedene Teile von Haushaltsgeräten verwendet.
- Medizingeräte: Aufgrund seiner hervorragenden Biokompatibilität wird austenitischer Edelstahl weitgehend in chirurgischen Instrumenten, künstlichen Gelenken usw. eingesetzt.
2.Ferritische Edelstähle
Ferritische Edelstähle sind eine Art von Edelstahl mit einer Ferritkristallstruktur. Ihr Hauptlegierungselement ist Chrom (Cr), der Chromgehalt liegt normalerweise zwischen 10,5 % und 30 %, und der Nickelgehalt ist niedrig (normalerweise weniger als 1 %). Ferritische Edelstähle haben einen geringeren Preis und eine bessere Oxidationsbeständigkeit und sind besonders für Umgebungen mit hohen Temperaturen und geringen Korrosionsanforderungen geeignet.
Klassifizierung von ferritischem Edelstahl:
430 Edelstahl (1.4016): Der Chromgehalt beträgt etwa 17%, mit guter Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit und wird häufig in Küchengeräten, Auspuffsystemen von Autos usw. verwendet.
446 Edelstahl (1.4762): Er hat einen höheren Chromgehalt (ca. 24% bis 27%), ist daher besser gegen hohe Temperaturen beständig und wird häufig in Kesseln, Öfen, Raketenmotoren usw. verwendet.
439 Edelstahl (1.4510): enthält 16% bis 18% Chrom, hauptsächlich in Automobilen, Kesseln und Wärmetauscher verwendet, mit guter Korrosionsbeständigkeit und Schweißfähigkeit.
Eigenschaften ferritischen Edelstahls
- starke Hochtemperaturbeständigkeit: Ferritischer Edelstahl weist eine starke Oxidationsbeständigkeit in hochtemperaturartigen Umgebungen auf und eignet sich besonders für hochtemperaturartige Arbeitsumgebungen.
- gute Korrosionsbeständigkeit: Ferritischer Edelstahl weist eine gute Korrosionsbeständigkeit gegen allgemeine Säuren, Alkalien und oxidierende Stoffe auf, insbesondere bei hohen Temperaturen.
- Schlechte Schweißbarkeit: Ferritische Edelstähle neigen beim Schweißen zu Rissen, daher stellen sie hohe Anforderungen an die Schweistechnik.
- Schlechte Zugfestigkeit: Im Vergleich zu austenitischen Edelstählen weisen ferritische Edelstähle eine geringere Zugfestigkeit auf und eignen sich nicht für komplexe Press- und Ziehverfahren.
Anwendungsbereiche von ferritischen Edelstählen
- Automobilindustrie: weitgehend in Autoabgasröhren, Autoteilen usw. verwendet.
- Küchengeräte: wie Spülen, Herde, Geschirr usw.
- Dampfkessel und Wärmetauscher: Geeignet für Hochtemperaturumgebungen, wie Kesserauskleidungen, Wärmetauscher usw.
- Architektur- und Innenausstattung: Für hitzebeständige Dekorationsanwendungen verwendet, wie Dächer, Außenwände usw.
3.Martensitische Edelstähle
Martensitischer Edelstahl ist eine Art von Edelstahl, dessen Hauptmikrostruktur aus einer martensitischen Kristallstruktur besteht. Sein Legierungszusammengesetz enthält normalerweise 12 % bis 18 % Chrom und einen geringeren Anteil an Nickel. Aufgrund seiner hohen Härte und Stärke wird martensitischer Edelstahl oft in hochfesten und verschleißfesten Anwendungen eingesetzt, jedoch ist seine Korrosionsbeständigkeit schlecht.
Einteilung des martensitischen Edelstahls:
410 Edelstahl (1.4006): Enthält 12 % - 14 % Chrom und einen höheren Kohlenstoffgehalt, mit guter Verschleißfestigkeit und moderater Korrosionsbeständigkeit. Wird häufig bei der Herstellung von Messern, Maschinenteilen usw. verwendet.
420 Edelstahl (1.4021): Enthält mehr Kohlenstoff als 410 Edelstahl, hat höhere Härte und Verschleißfestigkeit und eignet sich für Messer, chirurgische Instrumente usw.
440C Edelstahl (1.4125): Enthält bis zu 1,2 % Kohlenstoff, hat sehr hohe Härte und Verschleißfestigkeit und eignet sich zur Herstellung hochfester Werkzeuge und Lagerteile.
Eigenschaften von martensitischem Edelstahl:
- Hohe Festigkeit und Härte: Martensitischer Edelstahl kann nach der Wärmebehandlung eine extrem hohe Härte und Festigkeit erreichen, was für Anwendungen mit Verschleißwiderstand und hohen Festigkeitsanforderungen geeignet ist.
- Geringe Korrosionsbeständigkeit: Im Vergleich zu austenitischem und ferritischem Edelstahl weist martensitischer Edelstahl eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere in feuchten oder korrosiven Umgebungen.
- Niedrige Duktilität: Aufgrund seiner hohen Härte hat martensitischer Edelstahl eine geringe Duktilität und ist schwer kaltzuformen.
Anwendungsbereiche von martensitischem Edelstahl
- Messer und Schneidwerkzeuge: Martensitischer Edelstahl wird häufig in Messern, Skalpellen, Scheren, Schabern und anderen Werkzeugen eingesetzt, die scharfe Kanten benötigen.
- Lagerteile und Maschinenteile: Martensitischer Edelstahl eignet sich für Lagerteile und Zahnräder, die hohe Festigkeit und Verschleißwiderstand erfordern.
- Medizinische Geräte: wie chirurgische Instrumente, zahnmedizinische Instrumente usw.
- Pumpenkörper und Ventile: In der Petrochemie und in Kernkraftwerken werden sie für Pumpenkörper, Ventile und andere Bauteile eingesetzt, die hohe Druckfestigkeit und Verschleißbeständigkeit erfordern.
4.Duplex Edelstahl
Duplex Edelstahl ist eine Art von Edelstahl mit einer doppelten Kristallstruktur aus Austenit und Ferrit. Seine Mikrostruktur besteht normalerweise aus 50 % Austenitphase und 50 % Ferritphase. Duplex Edelstahl vereint die Vorteile beider Phasen und kann eine gute Korrosionsbeständigkeit und hohen Risswiderstand aufrechterhalten, während gleichzeitig eine hohe Festigkeit gewährleistet wird.
Klassifizierung von Duplex Edelstahl:
2205 Duplexedelstahl (1.4462): Er enthält 22 % Chrom und 5 % Nickel sowie zusätzliches Stickstoff. Er weist eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit und Widerstand gegen Spannungskorrosionssprünge auf. Er wird oft in der Schifffahrt, im Öl- und Chemiebau eingesetzt.
2507 Duplex Edelstahl (1.4410): Es enthält mehr Chrom (25%) und Nickel (7%) und enthält auch eine höhere Menge an Molybdän. Es hat eine stärkere Korrosionsbeständigkeit und ist für extreme korrosive Umgebungen geeignet, wie etwa für marine Ingenieurwesen, Öl- und Gasindustrie usw.
Eigenschaften des Duplex-Roststahls:
- Hervorragende Korrosionsbeständigkeit: Die Korrosionsbeständigkeit von Duplex-Roststahl ist besser als die von konventionellem ferritischen Roststahl und nähert sich der von austenitischem Roststahl, insbesondere in chloridhaltigen Korrosionen und sauren Umgebungen.
- Hohe Stärke und Hochdruckfestigkeit: Aufgrund seiner einzigartigen Struktur kombiniert Duplex-Roststahl die Vorteile von Austenit und Ferrit, und seine Stärke ist viel höher als die von einfachem austenitischem oder ferritischen Roststahl, wodurch er für den Einsatz in Umgebungen mit hohem Druck und hoher Temperatur geeignet ist.
- Gute Risswiderstandsfähigkeit und Widerstand gegen Spannungskorrosionsrissbildung: Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl hat doppeltstrukturiertes Edelstahl eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Spannungskorrosionsrissbildung (SCC), daher ist er für die Verwendung in strengen Industrienumgebungen geeignet.
- Hervorragende Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit: Die Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit von doppeltstrukturiertem Edelstahl sind relativ gut, aber immer noch leicht unterlegen im Vergleich zu austenitischem Edelstahl.
Anwendungsgebiete von Doppeltstruktur-Edelstahl
- Seewesen: In Offshore-Plattformen, Unterwasserleitungen, Schiffsbauten und anderen Bereichen eingesetzt.
- Öl- und Gasindustrie: Doppeltstruktur-Edelstahl wird weit verbreitet in korrosionsfesten Leitungen, Tankschranken, Wärmetauschern und anderem Equipment verwendet.
- Energieerzeugung: Insbesondere in Anlagen in Kernkraftwerken und Kohlekraftwerken wird doppeltstrukturierter Edelstahl oft in Dampfleitungen, Boiler-Komponenten und anderen Teilen eingesetzt.
5. Niederschlagsgehärteter Edelstahl
Niederschlagsgehärtetes Edelstahl ist ein spezieller Edelstahl, der durch den Niederschlagsgehärte-Mechanismus bei der Wärmebehandlung seine Festigkeit und Härte erheblich verbessern kann. Dieser Typ Stahl enthält normalerweise Elemente wie Chrom, Nickel, Kupfer und Aluminium. Durch die Kontrolle der Temperatur und Zeit der Wärmebehandlung werden die in der Legierung im Matrix gelösten Zweiphasen-Partikel abgeschiedet, wodurch die mechanischen Eigenschaften des Materials stark verbessert werden. Niederschlagsgehärteter Edelstahl hat nicht nur hohe Festigkeit und Härte, sondern behält auch relativ gute Korrosionsbeständigkeit.
Einteilung von niederschlagsgehärteten Edelstählen
17-4 PH (630 Edelstahl): Enthält Elemente wie Chrom, Nickel und Kupfer, weist eine hohe Festigkeit und eine gute Korrosionsbeständigkeit auf und wird hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt, der Kernenergie- und Chemieindustrie eingesetzt.
15-5 PH: Enthält eine kleine Menge an Niob und Molybdän, hat gute Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit und wird hauptsächlich in chemischer Anlagentechnik, Luft- und Raumfahrt eingesetzt.
13-8 Mo: Fügt Molybdän und eine bestimmte Menge an Niob hinzu, hat hohe Festigkeit und Widerstand gegen Ermüdung und wird oft in Hochdruckbehältern, pneumatischer Ausrüstung und anderen Bereichen verwendet.
PH 800: Mit hoher Festigkeit und Zähigkeit wird es weitgehend zur Herstellung von Hochtemperatur- und Hochdruckanlagen eingesetzt.
Eigenschaften von Niederschlagsgehärtungs-Stainless Steel:
- Extrem hohe Festigkeit und Härte: Durch den Niederschlagsgehärtungsprozess kann die Festigkeit und Härte des Materials erheblich gesteigert werden, ohne dabei auf Korrosionsbeständigkeit zu verzichten.
- Gute Korrosionsbeständigkeit: Niederschlagsgehärtungs-Stainless Steel weist eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere in neutralen, schwach sauren und schwach basischen Umgebungen.
- Gute Ermüdungs- und Verschleißwiderstand: Aufgrund seiner hervorragenden Härte und Stärke hat legierter rostfreier Stahl einen guten Ermüdungs- und Verschleißwiderstand.
- Hohe Anpassbarkeit: Durch verschiedene Wärmebehandlungsprozesse können die mechanischen Eigenschaften von legiertem rostfreiem Stahl nach Bedarf angepasst werden, um den Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden.
Anwendungsbereiche von legiertem rostfreiem Stahl
- Luft- und Raumfahrt: Legierter rostfreier Stahl wird zur Herstellung hochfestiger und hochkorrosionsbeständiger Teile wie Flugzeugtriebwerkskomponenten, Turbinenschaufeln, Düsen und Rümpfen eingesetzt.
- Kernenergieindustrie: In Hochtemperatur- und Hochstrahlungsumgebungen wie Kernreaktoren und Kernkraftwerken bietet legierter rostfreier Stahl höhere Stärke und Korrosionsbeständigkeit.
- Öl und Gas: Geeignet für die Herstellung von Hochdruck- und Hochfestgeräten wie Ölförderplattformen, Hochdruck-Röhrenleitungen für Öl und Gas sowie Pumpengehäuse.
- Hochdruckbehälter und Chemieanlagen: Niederschlagsgehärtungs-Stainless Steel wird hauptsächlich in Chemiereaktoren, Speichertanks, Reaktoren und anderem Equipment eingesetzt.
Von austenitischem Edelstahl, ferritischem Stainless Steel, martensitischem Stainless Steel bis hin zu duplexem Stainless Steel und niederschlagsgehärtendem Stainless Steel hat jeder Typ von Stainless Steel seine eigene einzigartige chemische Zusammensetzung, Mikrostruktur und Leistungsmerkmale, um sich an verschiedene Betriebsumgebungen und Anwendungsanforderungen anzupassen. Es ist entscheidend, den richtigen Typ von Stainless Steel entsprechend der spezifischen Anwendungsanforderungen auszuwählen.
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