Die Legierung 304/304L (UNS S30400/S30403) ist der am weitesten verbreitete austenitische Chrom-Nickel-Edelstahl "18-8". Es handelt sich um eine kostengünstige und vielseitige korrosionsbeständige Legierung, die für eine Vielzahl von Allzweckanwendungen geeignet ist. Es ist üblich, dass 304L sowohl als 304 als auch als 304L doppelt zertifiziert ist. Der niedrige Kohlenstoffgehalt in 304L, kombiniert mit der Zugabe von Stickstoff, ermöglicht es, die mechanischen Eigenschaften von Edelstahl 304 zu erfüllen. Die Legierung 304/304L weist eine Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion sowie gegen mäßig oxidierende und reduzierende Umgebungen auf. Es hat auch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion im geschweißten Zustand. Darüber hinaus behält die Legierung 304/304L eine gute Festigkeit und Zähigkeit bei kryogenen Temperaturen bei. Im geglühten Zustand ist die Legierung 304/304L nicht magnetisch. Es kann jedoch durch Kaltumformung oder Schweißen leicht magnetisch werden. Es kann leicht geschweißt und mit den üblichen Fertigungsverfahren verarbeitet werden.
Anträge
- Chemie und Petrochemie
Verarbeitung – Druckbehälter, Tanks, Wärmetauscher, Rohrleitungssysteme, Flansche, Armaturen, Ventile und Pumpen - Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung
- Medizinisch
- Bergbau
- Erdölraffination
- Pharmazeutische Verarbeitung
- Stromerzeugung – Kernkraft
- Zellstoff und Papier
Normen
ASTM........ A 240ASME........ SA 240
AMS.......... 5511/5513
QQ-S........ 766
Korrosionsbeständigkeit
Der Edelstahl der Legierung 304/304L weist eine gute Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion sowie eine Beständigkeit gegen verschiedene organische und anorganische Chemikalien in mäßig oxidierenden bis mäßig reduzierenden Umgebungen auf. Der hohe Chromgehalt in der Legierung sorgt für Beständigkeit gegen oxidierende Lösungen, einschließlich Salpetersäure bis zu 55 Gew.-% bei Temperaturen bis zu 80 °C (176 °F).
Die Legierung widersteht auch mäßig aggressiven organischen Säuren wie Essigsäure. Das Vorhandensein von Nickel in der Legierung trägt zu ihrer Beständigkeit gegen mäßig reduzierende Lösungen wie reine Phosphorsäure in jeder Konzentration in kalten Lösungen und bis zu 10 % verdünnte heiße Lösungen bei. Es kann auch in ätzenden Lösungen ohne Chloride erfolgreich arbeiten. Die Legierung 304/304L eignet sich jedoch nicht gut für stark reduzierende Umgebungen, die Chloride und Schwefelsäure enthalten.
Die Legierung 304/304L eignet sich gut für den Frischwasserbetrieb mit niedrigen Chloridgehalten (weniger als 100 ppm). Bei höheren Chloridgehalten wird die Sorte jedoch anfällig für Spaltkorrosion und Lochfraß. Unter solch schwierigen Bedingungen wird eine Legierung mit einem höheren Molybdängehalt, wie z. B. 316/316L, empfohlen. Die Legierung 304/304L wird nicht für den Einsatz in maritimen Umgebungen empfohlen.
In den meisten Fällen ist die Korrosionsbeständigkeit der Legierungen 304, 304L und 304H in verschiedenen korrosiven Umgebungen ungefähr gleich. In Umgebungen, die korrosiv genug sind, um interkristalline Korrosion von Schweißnähten und Wärmeeinflusszonen zu verursachen, sollte die Legierung 304L jedoch aufgrund ihres niedrigen Kohlenstoffgehalts verwendet werden, der dazu beiträgt, solche Korrosion zu mildern.
Niedrigste Temperatur (°F), bei der die Korrosionsrate 5mpy überschreitet
| KORROSION UMWELT |
Art 304/304H |
Art 316L |
2205 (UNS S32205) |
Nr. 2507 |
|---|---|---|---|---|
| 0,2 % Salzsäure | >Kochen | >Kochen | >Kochen | >Kochen |
| 1% Salzsäure | 86p | 86 | 185 | >Kochen |
| 10% Schwefelsäure | — | 122 | 140 | 167 |
| 60% Schwefelsäure | — | <54 | <59 | <57 |
| 96% Schwefelsäure | — | 113 | 77 | 86 |
| 85% Phosphorsäure | 176 | 203 | 194 | 203 |
| 10% Salpetersäure | >Kochen | >Kochen | >Kochen | >Kochen |
| 65% Niitrinsäure | 212 | 212 | 221 | 230 |
| 80% Essigsäure | 212 Seiten | >Kochen | >Kochen | >Kochen |
| 50% Ameisensäure | ≤50 | 104 | 194 | 194 |
| 50% Natriumhydroxid | 185 | 194 | 194 | 230 |
|
83% Phosphorsäure + |
113 | 149 | 122 | 140 |
| 60% Salpetersäure + 2% Salzsäure |
>140 | >140 | >140 | >140 |
| 50% Essigsäure + 50% Essigsäureanhydrid |
>Kochen | 248 | 212 | 230 |
| 1% Salzsäure + 0,3 % Eisenchlorid |
68p | 77p | 113 ps | 203 ps |
| 10% Schwefelsäure + 2000ppm Cl- + N2 |
— | 77 | 95 | 122 |
| 10% Schwefelsäure + 2000ppm Cl- + SO2 |
— | <<59 P | <59 | 104 |
| WPA1, hoher Cl-Gehalt | <<50 | ≤50 | 113 | 203 |
| WPA2, hoher F-Gehalt | <<50 | ≤50 | 140 | 167 |
ps = Lochfraß kann auftreten
ps = Lochfraß/Spaltkorrosion kann auftreten
| WPA | P2O5 | CL-F-H2SO4 | Fe2O3 | Al2O3 | SiO2 | CaO | MgO | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 54 | 0.20 | 0.50 | 4.0 | 0.30 | 0.20 | 0.10 | 0.20 | 0.70 |
| 2 | 54 | 0.02 | 2.0 | 4.0 | 0.30 | 0.20 | 0.10 | 0.20 | 0.70 |
Chemische Analyse
Gewicht % (alle Werte sind maximal, sofern nicht anders angegeben)
| Element | 304 | 304H |
|---|---|---|
| Chrom | 18,0 min.-20,0 max. | 18,0 min.-20,0 max. |
| Nickel | 8,0 Min.-10,5 Max. | 8,0 Min.-10,5 Max. |
| Kohlenstoff | 0.08 | 0,04 min-0,10 max. |
| Mangan | 2.00 | 2.00 |
| Phosphor | 0.045 | 0.045 |
| Sulfer | 0.030 | 0.030 |
| Silizium | 0.75 | 0.75 |
| Stickstoff | 0.10 | 0.10 |
| Eisen | Gleichgewicht | Gleichgewicht |
Physikalische Eigenschaften
Dichte
0,285 lbs/Zoll37,90 g/cm3
Spezifische Wärme
0,12 BTU/lb-°F (32 – 212 °F)502 J/kg-°K (0 – 100 °C)
Elastizitätsmodul
29,0 x 106 cm200 GPa
Wärmeleitfähigkeit 212 °F (100 °C)
9,4 BTU/h/ft2/ft/°F16,3 W/m-°K
Schmelzbereich
2550 – 2590 °F1398 – 1421°C
Elektrischer Widerstand
29,1 Mikrohm-Zoll bei 68 °C74 Mikrohm-cm bei 20°C
Mittlerer Wärmeausdehnungskoeffizient
| Temperaturbereich | |||
|---|---|---|---|
| °F | °C | in/in °F | cm/cm °C |
| 68-212 | 20-100 | 9,2 x 10-6 cm | 16,6 x 10-6 cm |
| 68-932 | 20-500 | 10,0 x 10-6 cm | 18,0 x 10-6 cm |
| 68-1600 | 20-870 | 11,0 x 10-6 cm | 19,8 x 10-6 cm |
Mechanische Eigenschaften
| ASTM | |||
|---|---|---|---|
| Typisch* | Typ 304 | Typ 304H | |
| 0,2 % versetzte Streckgrenze, ksi | 42 | 30 Minuten. | ca. 25 Min. |
| Ultimative Zugfestigkeit, ksi | 87 | 75 Minuten. | ca. 70 Minuten. |
| Dehnung in 2 Zoll, % | 58 | ca. 40 Minuten. | ca. 40 Minuten. |
| Verringerung der Fläche, % | 70 | — | — |
| Härte, Rockwell B | 82 | 92 max. | 92 max. |
Fertigungsdaten
Die Legierung 304/304L kann durch die üblichen Fertigungsverfahren in der Werkstatt leicht geschweißt und verarbeitet werden.
Kaltumformung
Die Legierung ist recht duktil und formt sich leicht. Kaltumformvorgänge erhöhen die Festigkeit und Härte der Legierung und können dazu führen, dass sie leicht magnetisch wird.
Warmumformung
Für die meisten Heißbearbeitungsprozesse werden Arbeitstemperaturen von 750–1150 °C (1652–2102 °F) empfohlen. Für maximale Korrosionsbeständigkeit sollte das Material bei mindestens 1900 °F (1038 °C) geglüht und nach der Warmumformung mit Wasser abgeschreckt oder auf andere Weise schnell abgekühlt werden.
Zerspanung
Die Legierung 304/304L unterliegt der Kaltverfestigung während der Verformung und dem Spanbruch. Die besten Bearbeitungsergebnisse werden mit langsameren Drehzahlen, schwereren Vorschüben, hervorragender Schmierung, scharfen Werkzeugen und leistungsstarken starren Geräten erzielt.
| Betrieb | Werkzeugschmierung | BEDINGUNGEN | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tiefe-mm | Tiefe-Einzug-mm | /t | Vorschub/t | Geschwindigkeit-m/min | Geschwindigkeit-ft/min | |||
| Drehend | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 6 | .23 | 0.5 | .019 | 13-18 | 42.6-59 |
| Drehend | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 3 | .11 | 0.4 | .016 | 20-25 | 65.6-82 |
| Drehend | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 1 | .04 | 0.2 | .008 | 26-31 | 85.3-101.7 |
| Drehend | Karbid | Trocken- oder Schneidöl | 6 | .23 | 0.5 | .019 | 75-85 | 246-278.9 |
| Drehend | Karbid | Trocken- oder Schneidöl | 3 | .11 | 0.4 | .016 | 90-100 | 295.3-328.1 |
| Drehend | Karbid | Trocken- oder Schneidöl | 1 | .04 | 0.2 | .008 | 110-120 | 360.8-393.7 |
| Schnitttiefe-mm | Einschnitttiefe | Vorschub-mm/t | Vorschub/t | Geschwindigkeit-m/min | Geschwindigkeit-ft/min | |||
| Schneiden | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 1.5 | .06 | 0.03-0.05 | .0012-.0020 | 18-23 | 59-75.5 |
| Schneiden | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 3 | .11 | 0.04-0.06 | .0016-.0024 | 19-24 | 62.3-78.7 |
| Schneiden | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 6 | .23 | 0.05-0.07 | .0020-.0027 | 20-25 | 65.6-82 |
| Bohrer ø mm | Bohrer ø in | Vorschub-mm/t | Vorschub/t | Drehzahl-m/min | Drehzahl-ft/min | |||
| Bohrung | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 1.5 | .06 | 0.02-0.03 | .0007-.0012 | 10-14 | 32.8-45.9 |
| Bohrung | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 3 | .11 | 0.05-0.06 | .0020-.0024 | 12-16 | 39.3-52.5 |
| Bohrung | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 6 | .23 | 0.08-0.09 | .0031-.0035 | 12-16 | 39.3-52.5 |
| Bohrung | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 12 | .48 | 0.09-0.10 | .0035-.0039 | 12-16 | 39.3-52.5 |
| Vorschub-mm/t | Vorschub/t | Drehzahl-m/min | Drehzahl-ft/min | |||||
| Fräsen Profilieren | Schnellarbeitsstahl | Schneidöl | 0.05-0.10 | .002-.004 | 12-22 | 39.4-72.2 | ||
Schweißen
Die Legierung 304/304L kann mit den meisten Standardverfahren problemlos geschweißt werden. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist nicht erforderlich.