Edelstahl 304 VS Edelstahl 321

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Sowohl die Güteklasse 304 als auch 321 gehören zur austenitischen 300er-Edelstahlserie. Sie sind in Bezug auf Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit, Härte und Schweißleistung ähnlich, aber 321 wird hauptsächlich bei Hitzebeständigkeitsbedingungen von 500–600 °C verwendet. 321H-Edelstahl ist die kohlenstoffarme Version von 321 und der häufig verwendete hitzebeständige Stahl, dessen Kohlenstoffgehalt etwas höher ist als bei den Güteklassen 321. 304 Stahl ist eine Alternative zu Edelstahl 321, wenn interkristalline Korrosionsbeständigkeit und nicht Hochtemperaturfestigkeit erforderlich ist.

In gewisser Weise ist Edelstahl 321 eine neue Version basierend auf Güteklasse 304 durch Zugabe von Titan wird die Korrosionsbeständigkeit der Korngrenzen und die Hochtemperaturfestigkeit verbessert. Als stabilisierendes Element kontrolliert das Titanelement die Bildung von Chromkarbid und verleiht 321 eine robuste Hochtemperaturfestigkeit, die sogar viel besser ist als die von 304 und 316L. Ein höherer Nickelgehalt verleiht Edelstahl 321 eine gute Abriebfestigkeit bei unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturen organischer Säuren, insbesondere in oxidierenden Medien. 321 Edelstahl hat bessere mechanische Eigenschaften hinsichtlich Spannungsbruchfestigkeit und Kriechfestigkeit als Edelstahl 304. Lassen Sie mich anhand der beiden folgenden Tabellen den genauen Unterschied zwischen ihnen zeigen.

 

Chemische Zusammensetzung von 304, 321, 321H

Noten C Si Mn Cr Ni S P N Ti
304 0.08 1.0 2.0 18,0～20,0 8,0～10,5 0.03 0.045 / /
321 0.08 1.0 2.0 17.0-19.0 9.0-12.0 0.03 0.045 0.1 5C-0,70
321H 0.04-0.1 1.0 2.0 17.0-19.0 9.0-12.0 0.03 0.045 0.1 0.16-0.7

 

Mechanische Eigenschaften von 304 und 321

Noten Zugfestigkeit, Mpa Streckgrenze, Mpa Dehnung, % Härte, HB
304 ≥520 205-210 ≥40≥40 HB187
321 ≥520 ≥205   HB187

 

Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich, enthält Edelstahl 321 mehr Titan und Nickel (Ni) als Edelstahl 304. Gemäß ASTM A182 sollte der Ti-Gehalt nicht weniger als das Fünffache des Kohlenstoffgehalts (C) betragen, jedoch nicht mehr als 0,7%. Ti kann die Sensibilisierung von Edelstahl verhindern und die Lebensdauer bei hohen Temperaturen verbessern, d. h. Güteklasse 321 eignet sich besser für die Herstellung verschleißfester Säurebehälter, verschleißfester Geräte und Förderrohre oder anderer Teile in Hochtemperaturumgebungen als Edelstahl 304.

Edelstahl 304 und 321 können beide in den Bereichen Chemie, Öl und Gas sowie Automobil verwendet werden. Güteklasse 304 ist ein Allzweck-Edelstahl und hat die umfangreichsten Anwendungen in der Edelstahlfamilie, wie z. B. Geschirr, Schränke, Kessel, Autoteile, medizinische Geräte, Baumaterialien, Chemikalien, Lebensmittelindustrie, Landwirtschaft, Schifffahrt, Öltransport und so weiter. Güteklasse 321 wird in den Bereichen Chemie, Kohle und Erdöl verwendet, wo Beständigkeit gegen Korngrenzenkorrosion und Hochtemperatureigenschaften erforderlich sind, wie z. B. Ölabgasverbrennungsrohre, Motorauspuffrohre, Kesselgehäuse, Wärmetauscher, Ofenkomponenten, Schalldämpferkomponenten für Dieselmotoren, Kesseldruckbehälter, Chemikalientransporttanks, Dehnungsfugen, Ofenrohre usw.

Warum muss das Edelstahlrohr lösungsgeglüht werden?

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Lösungsglühen wird auch als Karbidlösungsglühen bezeichnet. Dabei wird das Werkstück auf 1010 °C oder mehr erhitzt, um Karbidausfällungen (Kohlenstoff aus der festen Lösung des rostfreien Stahls) zu entfernen. Anschließend erfolgt eine schnelle Abkühlung, normalerweise eine Wasserabschreckung, und das Karbid wird in die feste Lösung des rostfreien Stahls zurückgeführt. Lösungsglühen kann auf legierten Stahl und rostfreien Stahl angewendet werden. Für 304 Edelstahl Bei Gussteilen kann durch Lösungsglühen eine gleichmäßige Mikrostruktur ohne Karbidverunreinigungen erzeugt werden. Im Allgemeinen wird das Edelstahlrohr lange Zeit auf etwa 950 bis 1150 °C erhitzt, damit sich das Karbid und verschiedene Legierungselemente vollständig und gleichmäßig im Austenit auflösen. Anschließend wird es schnell durch Abschrecken mit Wasser gekühlt, um durch die Spätausfällung von Kohlenstoff und anderen Legierungselementen eine reine Austenitstruktur zu erhalten. Es stellt sich die Frage, warum das Edelstahlrohr lösungsgeglüht werden muss. Zunächst sollten Sie die Funktion des Lösungsglühprozesses kennen.

Gleichmäßige metallografische Struktur

Dies ist insbesondere bei Rohmaterialien wichtig. Inkonsistenzen bei Walztemperatur und Abkühlgeschwindigkeit von warmgewalzten Stahlrohren haben dieselben Folgen für die Struktur. Wenn die Atomaktivität bei hohen Temperaturen zunimmt, σ sich auflöst und die chemische Zusammensetzung dazu neigt, gleichmäßig zu sein, wird nach schneller Abkühlung eine gleichmäßige einphasige Struktur erhalten.

 

Beseitigung der Kaltverfestigung

Die Mischkristallbehandlung stellt das verdrehte Gitter wieder her und rekristallisiert das gebrochene Korn. Die innere Spannung und Zugfestigkeit des Stahlrohrs nehmen ab, während die Dehnungsrate zunimmt, um die kontinuierliche Kaltbearbeitung zu erleichtern.

 

Erhöhte Korrosionsbeständigkeit

Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl nimmt mit der Ausfällung von Karbid ab, und die Korrosionsbeständigkeit von Stahlrohren wird nach der Mischkristallbehandlung wieder optimal. Temperatur, Haltezeit und Abkühlgeschwindigkeit sind die wichtigsten Faktoren bei der Lösungsbehandlung von Edelstahl.

Die Festlösungstemperatur hängt von der chemischen Zusammensetzung ab. Generell sollte die Festlösungstemperatur bei Güten mit mehr Legierungselementen und hohem Gehalt entsprechend erhöht werden, insbesondere bei Stahl mit hohem Mangan-, Molybdän-, Nickel- und Siliziumgehalt. Nur durch Erhöhen der Festlösungstemperatur und vollständiges Auflösen kann der Erweichungseffekt erzielt werden.

Es gibt jedoch einige Ausnahmen, wie z. B. 316Ti. Wenn die Temperatur der festen Lösung hoch ist, wird das Karbid der stabilisierten Elemente vollständig im Austenit gelöst, das an der Korngrenze in Form von Cr23C6 ausfällt und bei der anschließenden Abkühlung intergranulare Korrosion verursacht. Die niedrigere Temperatur der festen Lösung wird empfohlen, um die Zersetzung und feste Lösung des Karbids (TiC und Nbc) der stabilisierenden Elemente zu verhindern.

 

Warum korrodiert Edelstahl?

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Wie wir alle wissen, Edelstahl hat die Fähigkeit, atmosphärischer Oxidation zu widerstehen, d. h., es rostet nicht, korrodiert aber auch in Medien wie Säure, Lauge und Salz, d. h. es ist korrosionsbeständig. Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl ist jedoch bedingt, d. h. Edelstahl ist in einem bestimmten Medium korrosionsbeständig, kann aber in einem anderen Medium zerstört werden. Dementsprechend ist kein Edelstahl in allen Umgebungen korrosionsbeständig.

Edelstahl kann in verschiedenen Branchen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bieten. Genau genommen weisen sie in den meisten Medien eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf, in einigen Medien ist sie jedoch aufgrund der geringen chemischen Stabilität und Korrosion außergewöhnlich. Daher kann Edelstahl nicht in allen Medien korrosionsbeständig sein, außer bei mechanischem Versagen. Die Korrosion von Edelstahl Eine schwerwiegende Form der Korrosion von Edelstahl ist hauptsächlich lokale Korrosion (z. B. Spannungsrisskorrosion, Lochfraß, interkristalline Korrosion, Korrosionsermüdung und Spaltkorrosion). Diese lokale Korrosion ist für fast die Hälfte der Ausfälle verantwortlich. Um zu verstehen, warum Edelstahl korrodiert, müssen wir zunächst die Art der Korrosion von Edelstahl verstehen.

 

Spannungsrisskorrosion (SCC)

Spannungsrisskorrosion (SCC) ist das Versagen von Edelstahl, der in einer korrosiven Umgebung aufgrund der Ausdehnung von starkem Korn unter Spannung steht. SCC hat eine spröde Bruchmorphologie und kann in Materialien mit hoher Zähigkeit in Gegenwart von Zugspannung (egal ob Eigenspannung oder angewandte Spannung oder beides) und korrosiven Medien auftreten. Mikrografisch werden Risse durch das Korn als transgranulare Risse bezeichnet, und Risse entlang der Korngrenzenausdehnungskurve als intergranulare Risse, wenn sich der SCC in der Luft bis zu einer Tiefe ausdehnt (Lastspannung auf dem Materialabschnitt, um seine Bruchspannung zu erreichen). Edelstahl als normaler Riss (in duktilem Material, normalerweise durch mikroskopische Defektansammlung) und Trennung.

Daher wird der Abschnitt eines Teils, der aufgrund von Spannungsrisskorrosion versagt hat, Bereiche enthalten, die durch Spannungsrisskorrosion gekennzeichnet sind, sowie „Grübchen“-Bereiche, die mit der leicht fehlerhaften Polymerisation in Zusammenhang stehen.

 

Lochfraß

Lochkorrosion bezeichnet die am wenigsten oder vereinzelt auftretende leichte lokale Korrosion auf der Oberfläche von Metallmaterialien. Die Größe der üblichen Lochfraßstellen beträgt weniger als 1,00 mm und die Tiefe ist häufig größer als die Oberflächenöffnung, bei der es sich um eine flache Lochfraßgrube oder Perforation handeln kann.

 

Interkristalline Korrosion

Intergranulare Korrosion: Eine ungeordnete Verlagerung von Körnern an der Grenze zwischen verschiedenen Körnern und daher eine günstige Zone für die Trennung von gelösten Elementen oder die Ausfällung von metallischen Verbindungen wie Carbiden und δ-Phasen in Stählen. Daher ist es in einigen korrosiven Medien üblich, dass die Korngrenzen zuerst korrodieren, und die meisten Metalle und Legierungen können in bestimmten korrosiven Medien intergranulare Korrosion aufweisen.

 

Spaltkorrosion

Spaltkorrosion bezeichnet das Auftreten von fleckiger Korrosion in den Rissen von Edelstahlteilen, eine Art lokaler Korrosion. Sie kann in Rissen auftreten, die durch Lösungsstagnation oder in der Abschirmoberfläche entstehen. Solche Lücken können sich an Metall-Metall- oder Metall-Nichtmetall-Verbindungen bilden, beispielsweise an Nieten, Bolzen, Dichtungen, Ventilsitzen und losen Oberflächenablagerungen.

 

Allgemeine Korrosion

Gleichmäßige Korrosion auf der Oberfläche von Edelstahl. Edelstahl kann in starken Säuren und Basen allgemeine Korrosion aufweisen. Wenn allgemeine Korrosion auftritt, wird der Edelstahl allmählich dünner und versagt sogar, was kein großes Problem darstellt, da eine solche Korrosion normalerweise durch einen einfachen Tauchtest vorhergesagt werden kann. Man kann sagen, dass sich Edelstahl auf die Korrosionsbeständigkeit von Stahl in der Atmosphäre und in schwach korrosiven Medien bezieht. Die Korrosionsrate beträgt weniger als 0,01 mm/Jahr, das heißt „vollständig korrosionsbeständig“. Edelstahl mit einer Korrosionsrate von weniger als 0,1 mm/Jahr gilt als „korrosionsbeständig“.