Wie wähle ich die richtige Edelstahlgüte für meine Anwendung aus?

Die Auswahl der optimalen Edelstahlgüte ist eine entscheidende ingenieurtechnische Entscheidung, die Korrosionsbeständigkeit, mechanische Eigenschaften, Verarbeitbarkeit und Gesamtkosten in Einklang bringt. Es gibt keine universell „beste“ Güte; die richtige Wahl hängt von der Betriebsumgebung, den mechanischen Belastungsanforderungen und den regulatorischen Standards Ihrer spezifischen Anwendung ab. Als grundlegender Schritt werden Edelstähle in fünf Hauptfamilien eingeteilt: Austenitisch, Martensitisch, Ferritisch, Duplex und Ausscheidungshärtend. Ihr Auswahlprozess sollte die folgenden Schlüsselfaktoren systematisch bewerten.

1. Bewertung der Korrosionsumgebung

Der Hauptgrund für die Wahl von Edelstahl ist seine Korrosionsbeständigkeit, die je nach Güte erheblich variiert. Zunächst muss die Umgebung charakterisiert werden:

• Leichte Umgebungen (Atmosphärisch): Für Innen- oder Trockenanwendungen mit minimaler Exposition kann eine Basisgüte wie SUS430 (Ferritisch) ausreichend sein.

• Allgemeine Korrosion (Wasser, milde Chemikalien): Austenitische Güten wie SUS304 bieten hervorragenden Schutz in einer Vielzahl von Umgebungen und werden am häufigsten verwendet.

• Chloridexposition (Marine, chemische Verarbeitung): In Gegenwart von Chloriden, die Loch- und Spaltkorrosion verursachen, sollte auf Güten mit höherem Molybdängehalt wie SUS316 oder auf super-austenitische und Duplex-Güten (z. B. SUS2205) aufgerüstet werden.

• Spannungsrisskorrosion (SCC): In warmen Chloridumgebungen unter Zugspannung sind Standard-Austenite wie 304 anfällig. Duplex-Stähle oder höher legierte Nickelstähle werden bevorzugt, um das SCC-Risiko zu mindern.

2. Definition der mechanischen Anforderungen

Die geforderte Festigkeit, Härte und Zähigkeit schränken die Auswahl erheblich ein.

• Hohe Festigkeit und Härte: Für Werkzeuge, Lager oder Ventile mit hohen Anforderungen an Verschleißfestigkeit und Härte sind martensitische Güten wie SUS420 ideal. Sie können wärmebehandelt werden, um hohe Festigkeit zu erreichen.

• Hervorragende Zähigkeit und Duktilität: Austenitische Stähle wie SUS303 und 304 bieten gute Schlagzähigkeit selbst bei kryogenen Temperaturen.

• Sehr hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis: Für Luft- und Raumfahrt- oder Hochleistungs-Automobilkomponenten sind ausscheidungshärtende (PH) Güten wie SUS630 (17-4PH) geeignet, die durch Wärmebehandlung Festigkeiten erreichen, die weit über denen austenitischer Stähle liegen.

• Mittlere Festigkeit und gute Zerspanbarkeit: SUS303 wurde speziell mit zusätzlichem Schwefel entwickelt, um eine überlegene Zerspanbarkeit zu bieten, und ist daher eine hervorragende Wahl für komplexe CNC-Bearbeitungsprojekte.

3. Berücksichtigung der Herstellungs- und Bearbeitungsprozesse

Das Herstellungsverfahren des Teils ist ein entscheidender Faktor.

• CNC-Bearbeitung: Wie bereits erwähnt, ist SUS303 am einfachsten zu bearbeiten. Für ein Gleichgewicht zwischen Korrosionsbeständigkeit und Zerspanbarkeit ist SUS304 geeignet, während SUS316 schwieriger zu bearbeiten, aber für korrosive Umgebungen erforderlich ist.

• Schweißen: Austenitische Güten (304, 316) sind in der Regel am besten schweißbar. Ferritische und martensitische Güten können problematischer sein, da Kornwachstum und Härtung in der Wärmeeinflusszone auftreten können.

• Umformung: Die hohe Duktilität austenitischer Stähle macht sie hervorragend für Tiefzieh- und starke Umformprozesse geeignet.

4. Bewertung extremer Temperaturen

• Hochtemperaturanwendungen (Oxidationsbeständigkeit): Güten mit hohem Chromgehalt wie SUS310 sind speziell für den Einsatz in Ofenteilen und Wärmetauschern konzipiert.

• Kryogene Anwendungen: Austenitische Güten wie 304 und 316 behalten ihre Zähigkeit und sind der Standard für LNG- und kryogene Anwendungen.

5. Branchenspezifische Normen und Vorschriften

Ihre Branche kann bestimmte Güten vorschreiben.

• Medizin- und Lebensmittelindustrie: Erfordert hervorragende Reinigbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. SUS304 und SUS316 sind weit verbreitet. Eine glatte Oberfläche, erreicht durch Verfahren wie Elektropolieren oder Passivierung, ist oft entscheidend.

• Marine und Offshore: Erfordert Beständigkeit gegen Lochfraß durch Salzwasser. SUS316, Duplex-Stähle und stärker legierte Güten sind hierbei unerlässlich.

• Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung: Verwenden häufig hochfeste PH-Stähle wie 17-4PH (SUS630) für Strukturkomponenten.

Fazit: Ein systematischer Ansatz

Beginnen Sie mit der Definition Ihrer unverzichtbaren Anforderung – in der Regel der Korrosionsbeständigkeit. Ergänzen Sie dann mechanische, fertigungstechnische und kostenspezifische Einschränkungen. Für kritische Anwendungen wird dringend empfohlen, die ausgewählte Güte unter realen Betriebsbedingungen zu testen. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Hersteller wie Neway für CNC-Prototyping kann diesen Prozess absichern und gewährleisten, dass das gewählte Material während seiner gesamten Lebensdauer zuverlässig funktioniert.