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Edelstahl 304/304H

304/304H (UNS S30400/S30409) ist eine Modifikation des häufig verwendeten Edelstahls, der als austenitischer Chrom-Nickel-Edelstahl "18-8" bekannt ist. Es bietet eine erhöhte Festigkeit bei Temperaturen über 800 °F (427 °C), indem es den Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,04 bis 0,10 % kontrolliert. Diese Legierung ist bekannt für ihre Vielseitigkeit, Erschwinglichkeit und Korrosionsbeständigkeit, wodurch sie für eine Vielzahl von Allzweckanwendungen geeignet ist. Es ist üblich, dass 304H sowohl als 304 als auch als 304H doppelt zertifiziert ist. Der hohe Kohlenstoffgehalt in 304H ermöglicht es, die mechanischen Eigenschaften und die Anforderungen an die Korngröße von 304H zu erfüllen und sicherzustellen, dass es die gewünschten Eigenschaften besitzt. Die Legierung 304/304H weist eine allgemeine Korrosionsbeständigkeit auf, die der von Edelstahl 304/304L ähnelt. Es kann atmosphärischer Korrosion und mäßig oxidierenden und reduzierenden Umgebungen standhalten. Aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts kann es jedoch zu Hartmetallausscheidungen in der Wärmeeinflusszone von Schweißnähten kommen. Im geglühten Zustand ist die Legierung 304/304H nicht magnetisch. Es kann jedoch durch Kaltumformung oder Schweißen leicht magnetisch werden. Es kann leicht geschweißt und mit den üblichen Fertigungsverfahren verarbeitet werden.

 
 

Anträge

  • Chemische und petrochemische Verarbeitung - Druckbehälter, Tanks, Wärmetauscher, Rohrleitungssysteme, Flansche, Armaturen, Ventile und Pumpen Erdölraffination

Normen

ASTM.......................... A 240
ASME.......................... SA 240
AMS........................... 5513
QQ-S .......................... 766

Korrosionsbeständigkeit

Edelstahl 304/304H bietet eine gute Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion sowie gegen verschiedene organische und anorganische Chemikalien in mäßig oxidierenden bis mäßig reduzierenden Umgebungen. Sein hoher Chromgehalt bietet Beständigkeit gegen oxidierende Lösungen, einschließlich Salpetersäure bis zu 55 % Gewichtsprozent 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 z. B. reine Phosphorsäure, unabhängig von der Konzentration, sowohl in kalten als auch in verdünnten heißen Lösungen bei. Es kann auch in ätzenden Lösungen ohne Chloride oder Fluoride bei moderaten Temperaturen gut funktionieren. Die Legierung 304/304H eignet sich jedoch nicht gut für stark reduzierende Umgebungen, die Chloride und Schwefelsäure enthalten. Im Frischwasserbetrieb mit niedrigem Chloridgehalt (weniger als 100 ppm).

304/304H leistet eine gute Leistung. Bei höheren Chloridgehalten wird es jedoch anfällig für Spaltkorrosion und Lochfraß. Unter solch schwierigen Bedingungen wird eine Legierung mit einem höheren Molybdängehalt, wie z. B. 316/316L, empfohlen. 304/304H 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 interkristalline Korrosion von Schweißnähten und Wärmeeinflusszonen verursachen können, 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 +
2% Flusssäure

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

WPAP2O5 CL-F-H 2SO4Fe2O3Al2O3SiO2CaOMgO
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/Zoll3
7,90 g/cm3

Spezifische Wärme

0,12 BTU/lb-°F (32 – 212 °F)
502 J/kg-°K (0 – 100 °C)

Elastizitätsmodul

29,0 x 106 cm
200 GPa

 

Wärmeleitfähigkeit 212 °F (100 °C)

9,4 BTU/h/ft2/ft/°F
16,3 W/m-°K

Schmelzbereich

2550 – 2590 °F
1398 – 1421°C

Elektrischer Widerstand

29,1 Mikrohm-Zoll bei 68 °C
73 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 43 30 Minuten. 30 Minuten.
Ultimative Zugfestigkeit, ksi 91 75 Minuten. ca. 70 Minuten.
Dehnung in 2 Zoll, % 58 ca. 40 Minuten. ca. 40 Minuten.
Verringerung der Fläche, % 68
Härte, Rockwell B 83 92 max. 92 max.

Fertigungsdaten

304/304H kann leicht geschweißt und mit den üblichen Fertigungsverfahren 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

304/304H 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.

BetriebWerkzeugschmierungBEDINGUNGEN
      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     1.05-0.10 .002-.004 12-22 39.4-72.2

Schweißen

304/304H kann mit den meisten Standardverfahren problemlos geschweißt werden. Nach dem Schweißen der Legierung 304/304H kann es erforderlich sein, die Platte zu glühen, um die Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen, die durch die Sensibilisierung gegen interkristalline Korrosion verloren gegangen ist, wenn sich Chromkarbide in den Korngrenzen in der Wärmeeinflusszone der Schweißnaht ausscheiden.