Wie man Edelstahl 304 von Edelstahl 316 unterscheidet

Im Allgemeinen sind die gebräuchlichsten Edelstahlsorten die Sorten 304 und 316. Doch worin besteht der Unterschied zwischen den beiden?

Zunächst einmal zum Thema Lebensmittelqualität. Im Alltag begegnet man oft Menschen, die Edelstahlprodukte kaufen und fragen, ob Edelstahl 304 lebensmittelecht ist. Rein vom Material her erfüllt Edelstahl 304 tatsächlich die Lebensmittelqualität. Es gibt drei gängige lebensmittelechte Edelstahlsorten auf dem Markt: 304, 316 und 430. 304 wird üblicherweise für kleine Haushaltsgeräte oder Trinkbecher verwendet, 316 für medizinische Geräte und 430 für Messer. Wichtig ist jedoch, dass die Bezeichnung „lebensmittelecht“ nicht nur die Materialqualität, sondern auch die Standards des Herstellungsprozesses umfasst.

Der zweite wichtige Punkt ist die Korrosionsbeständigkeit. Unterschiedliche Edelstahlsorten weisen zwangsläufig Unterschiede in ihrer Korrosionsbeständigkeit auf. Andernfalls wäre beispielsweise Edelstahl 304 nur für Haushaltsgeräte geeignet, während Edelstahl 314 in medizinischen Geräten zum Einsatz käme. Welcher Edelstahl, 306 oder 314, bietet also die bessere Korrosionsbeständigkeit? Im Allgemeinen gibt es keinen großen Unterschied. Bei einem sehr hohen Chloridionengehalt im Medium ist Edelstahl 316 jedoch etwas besser geeignet als Edelstahl 304. Aus diesem Grund wird Edelstahl 316 für medizinische Geräte bevorzugt.

Wie lassen sich also die verschiedenen Edelstahlsorten unterscheiden?
Zunächst einmal lassen sie sich anhand ihrer Farbe unterscheiden. Die Oberfläche von säurebehandeltem Edelstahl ist silbrig-weiß und sehr glatt, während unbehandelter Edelstahl etwas dunkler ist. Auch die Farben von Edelstahl aus verschiedenen Materialien unterscheiden sich.

Zweitens können wir Magnete verwenden, um Edelstahl zu identifizieren. Da Edelstahl Chrom enthält, ist er in jedem Zustand magnetisch; Edelstahl mit hohem Mangangehalt ist hingegen nicht magnetisch. Bei Chrom-Nickel-Stickstoff-Edelstählen ist die Situation etwas komplexer. Manche sind magnetisch, andere nicht, sodass sich die verschiedenen Edelstahlsorten dennoch sehr gut unterscheiden lassen.
Das Obige ist eine kurze Einführung in Edelstahl 304 und Edelstahl 316. Daraus lässt sich erkennen, dass sich die in den verschiedenen Edelstahlsorten enthaltenen Komponenten unterscheiden, nicht genau gleich sind, und dass sich auch die Anwendungsbereiche und Funktionen der verschiedenen Edelstahlsorten unterscheiden.

Deshalb sollten wir im Alltag auf die Wahl des richtigen Edelstahls achten. Es geht nicht darum, ihn einfach nach dem Zufallsprinzip auszuwählen. Wir müssen prüfen, ob er lebensmittelecht ist und ob er sich für den alltäglichen Gebrauch eignet. Was halten Sie von den verschiedenen Edelstahlsorten?

1. Um welche Stahlsorte handelt es sich bei Edelstahl?
Edelstahl ist eine Stahlsorte. Stahl bezeichnet Stahl mit weniger als 2 % Kohlenstoff (C), während Stahl mit mehr als 2 % Eisen ist. Beim Schmelzprozess werden Legierungselemente wie Chrom (Cr), Nickel (Ni), Mangan (Mn), Silizium (Si), Titan (Ti) und Molybdän (Mo) hinzugefügt, um die Eigenschaften des Stahls zu verbessern und ihn korrosionsbeständig (d. h. rostfrei) zu machen. Dies bezeichnen wir gemeinhin als Edelstahl. Doch was genau sind „Stahl“ und „Eisen“, welche Eigenschaften haben sie, in welcher Beziehung stehen sie zueinander? Woher stammen die Bezeichnungen 304, 304L, 316 und 316L, von denen wir üblicherweise sprechen, und worin unterscheiden sie sich?
Stahl: Ein Werkstoff mit Eisen als Hauptbestandteil, einem Kohlenstoffgehalt im Allgemeinen unter 2 % und weiteren Elementen. – GB/T 13304-91 „Stahlklassifizierung“ Eisen: Ein Metallelement mit der Ordnungszahl 26. Eisenwerkstoffe weisen starken Ferromagnetismus, gute Plastizität und Wärmeleitfähigkeit auf. Edelstahl: Eine Stahlsorte, die gegenüber schwach korrosiven Medien wie Luft, Dampf und Wasser beständig ist oder rostfreie Eigenschaften besitzt. Die gebräuchlichsten Stahlsorten sind 304, 304L, 316 und 316L, die zu den austenitischen Edelstählen der 300er-Serie gehören.
2. Warum gibt es verschiedene Edelstahlsorten?
Beim Schmelzprozess von Edelstahl werden verschiedene Legierungselemente in unterschiedlichen Mengen hinzugefügt. Auch ihre Eigenschaften unterscheiden sich. Zur Unterscheidung werden sie verschiedenen Stahlsorten zugeordnet. Die folgende Tabelle zeigt den Gehalt an Legierungselementen in verschiedenen Sorten von gängigem dekorativem Edelstahl (nur als Referenz):
Chemische Zusammensetzung (Massenanteil%)

- Edelstahl 304 -
Leistungsbeschreibung von Edelstahl 304: Edelstahl 304 ist die am häufigsten verwendete Stahlsorte. Als weit verbreiteter Stahl zeichnet er sich durch gute Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Tieftemperaturfestigkeit und mechanische Eigenschaften aus. Er lässt sich gut warmverarbeiten, z. B. durch Stanzen und Biegen, und zeigt keine Aushärtung nach der Wärmebehandlung (nicht magnetisch, einfach zu verarbeitender Temperaturbereich -196 °C bis 800 °C).
Anwendungsbereich von Edelstahl 304:
Haushaltsgegenstände (Geschirr der Kategorien 1 und 2, Schränke, Rohrleitungen im Haus, Warmwasserbereiter, Heizkessel, Badewannen)
Autoteile (Scheibenwischer, Auspuffanlagen, Formteile)
Medizintechnik, Baumaterialien, Chemikalien, Lebensmittelindustrie, Landwirtschaft, Schiffsteile

- Edelstahl 304L – (L steht für kohlenstoffarm)
Leistungsmerkmale von Edelstahl 304L: Als kohlenstoffarmer 304-Stahl weist er unter normalen Bedingungen eine ähnliche Korrosionsbeständigkeit wie 304-Stahl auf. Nach dem Schweißen oder Spannungsarmglühen ist seine Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion jedoch ausgezeichnet. Er behält auch ohne Wärmebehandlung eine gute Korrosionsbeständigkeit und ist im Temperaturbereich von -196℃ bis 800℃ einsetzbar.
Anwendungsbereich von Edelstahl 304L: Er wird in im Freien betriebenen Maschinen der Chemie-, Kohle- und Erdölindustrie mit hohen Anforderungen an die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion, in hitzebeständigen Bauteilen und in schwer wärmebehandelbaren Teilen eingesetzt.

- Edelstahl 316 -
Einführung in die Eigenschaften von Edelstahl 316: Edelstahl 316 zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit, atmosphärische Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit aufgrund der Zugabe von Molybdän aus und kann unter rauen Bedingungen eingesetzt werden; ausgezeichnete Kaltverfestigung (nicht magnetisch).

Anwendungsbereich von Edelstahl 316: Ausrüstung für den Einsatz in Meerwasser, Chemie, Farbstoff, Papierherstellung, Oxalsäure, Düngemittel und andere Produktionsanlagen; Fotografie, Lebensmittelindustrie, Küstenanlagen, Seile, CD-Stäbe, Bolzen und Muttern.

- Edelstahl 316L – (L steht für kohlenstoffarm)
Einführung in die Leistungsfähigkeit von Edelstahl 316L: Als kohlenstoffarme Variante des Stahls 316 besitzt er neben den gleichen Eigenschaften wie Stahl 316 eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion.

Anwendungsbereich von Edelstahl 316L: Produkte mit besonderen Anforderungen an die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion.

Leistungsvergleich von Edelstahl:
① Die Edelstähle 316 und 316L sind molybdänhaltige Edelstähle. Der Molybdängehalt von 316L ist etwas höher als der von 316. Dank des Molybdäns weist dieser Stahl insgesamt bessere Eigenschaften als die Edelstähle 310 und 304 auf. Unter Hochtemperaturbedingungen, bei Schwefelsäurekonzentrationen zwischen 15 % und 85 %, findet 316-Edelstahl vielfältige Anwendung. Er besitzt zudem eine gute Chloridkorrosionsbeständigkeit und wird daher häufig in maritimen Umgebungen eingesetzt. Der maximale Kohlenstoffgehalt von 316L beträgt 0,03 %. Daher eignet er sich für Anwendungen, bei denen nach dem Schweißen kein Glühen möglich ist und höchste Korrosionsbeständigkeit gefordert wird.
② Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl: Edelstahl 316 weist eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Edelstahl 304 auf und eignet sich gut für die Zellstoff- und Papierherstellung. Darüber hinaus ist Edelstahl 316 auch in maritimen und korrosiven Industrieumgebungen korrosionsbeständig. Generell gibt es hinsichtlich der chemischen Korrosionsbeständigkeit nur geringe Unterschiede zwischen Edelstahl 304 und 316, jedoch können in bestimmten Medien Unterschiede auftreten. Der ursprünglich entwickelte Edelstahl 304 neigt unter bestimmten Bedingungen zu Lochfraßkorrosion. Durch die Zugabe von 2–3 % Molybdän lässt sich diese Anfälligkeit reduzieren, wodurch Edelstahl 316 entstand. Dieses zusätzliche Molybdän verringert zudem die Korrosion durch bestimmte heiße organische Säuren. Edelstahl 316 hat sich in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie nahezu als Standardwerkstoff etabliert. Aufgrund des weltweiten Molybdänmangels und des höheren Nickelgehalts ist Edelstahl 316 teurer als Edelstahl 304. Lochfraßkorrosion ist ein Phänomen, das hauptsächlich durch Ablagerungskorrosion auf der Oberfläche von Edelstahl verursacht wird. Dies ist auf Sauerstoffmangel und die Unfähigkeit zur Bildung einer schützenden Chromoxidschicht zurückzuführen. Insbesondere bei kleinen Ventilen ist die Wahrscheinlichkeit von Ablagerungen auf der Ventilplatte gering, sodass Lochfraßkorrosion selten auftritt. In verschiedenen wässrigen Medien (destilliertes Wasser, Trinkwasser, Flusswasser, Kesselwasser, Meerwasser usw.) ist die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl 304 und 316 nahezu identisch, es sei denn, der Chloridionengehalt im Medium ist sehr hoch; in diesem Fall ist Edelstahl 316 besser geeignet. In den meisten Fällen gibt es keinen großen Unterschied in der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl 304 und 316, in einigen Fällen kann er jedoch erheblich sein, was eine spezifische Analyse erfordert. Generell sollten Ventilanwender dies berücksichtigen, da sie das Material des Behälters und der Rohrleitung entsprechend dem Medium auswählen. Es wird nicht empfohlen, Anwendern Materialempfehlungen zu geben.
③ Hitzebeständigkeit von Edelstahl: Edelstahl 316 weist bei intermittierender Nutzung unter 1600 °C und bei Dauerbetrieb unter 1700 °C eine gute Oxidationsbeständigkeit auf. Von einem Dauerbetrieb im Temperaturbereich von 800–1575 °C sollte Edelstahl 316 möglichst nicht betroffen sein. Außerhalb dieses Bereichs zeigt er jedoch eine gute Hitzebeständigkeit. Edelstahl 316L ist beständiger gegen Karbidausscheidungen als Edelstahl 316 und kann im oben genannten Temperaturbereich eingesetzt werden.
④ Wärmebehandlung von Edelstahl: Das Glühen erfolgt im Temperaturbereich von 1850–2050 °C, gefolgt von einer Schnellglühung und raschen Abkühlung. Edelstahl 316 kann durch Überhitzung nicht gehärtet werden.
⑤ Schweißen von Edelstahl: Edelstahl 316 weist gute Schweißeigenschaften auf und kann mit allen gängigen Schweißverfahren geschweißt werden. Je nach Anwendungszweck können Schweißzusatzwerkstoffe oder Schweißstäbe aus Edelstahl 316Cb, 316L oder 309Cb verwendet werden. Um eine optimale Korrosionsbeständigkeit zu erzielen, muss der Schweißbereich von Edelstahl 316 nach dem Schweißen geglüht werden. Bei Verwendung von Edelstahl 316L ist kein Nachglühen erforderlich.
Austenitischer Edelstahl weist unter allen Stählen die niedrigste Streckgrenze auf. Daher ist er hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften nicht das beste Material für Ventilschäfte, da zur Erzielung einer bestimmten Festigkeit der Durchmesser des Ventilschafts vergrößert werden muss. Die Streckgrenze lässt sich nicht durch Wärmebehandlung, sondern nur durch Kaltumformung erhöhen.
⑥ Magnetismus von Edelstahl: Aufgrund der weitverbreiteten Anwendung von austenitischem Edelstahl herrscht oft der falsche Eindruck, dass Edelstahl generell nicht magnetisch sei. Austenitischer Edelstahl gilt grundsätzlich als nicht magnetisch, insbesondere vergüteter Schmiedestahl. Kaltverformter Edelstahl 304 hingegen weist mehr oder weniger magnetische Eigenschaften auf. Gussstahl, der zu 100 % austenitischem Edelstahl besteht, ist nicht magnetisch.
⑦ Kohlenstoffarmer Edelstahl: Die Korrosionsbeständigkeit von austenitischem Edelstahl beruht auf der schützenden Chromoxidschicht auf der Metalloberfläche. Wird das Material auf eine hohe Temperatur von 450 °C bis 900 °C erhitzt, verändert sich seine Struktur, und es bildet sich Chromcarbid an den Kristallkanten. Dadurch kann sich die schützende Chromoxidschicht an den Kristallkanten nicht mehr ausbilden, was zu einer verminderten Korrosionsbeständigkeit führt. Diese Korrosionsart wird als interkristalline Korrosion bezeichnet.

Um dieser Korrosion entgegenzuwirken, wurden die Edelstähle 304L und 316L entwickelt. Diese beiden Edelstähle weisen einen geringeren Kohlenstoffgehalt auf. Durch den reduzierten Kohlenstoffgehalt wird die Bildung von Chromcarbid verhindert, wodurch interkristalline Korrosion vermieden wird. Es ist wichtig zu beachten, dass eine höhere Anfälligkeit für interkristalline Korrosion nicht bedeutet, dass kohlenstoffreiche Werkstoffe generell korrosionsanfälliger sind. Diese Anfälligkeit ist in chlorreichen Umgebungen ebenfalls erhöht. Dieses Phänomen ist auf hohe Temperaturen (450 °C–900 °C) zurückzuführen. Schweißen ist üblicherweise die direkte Ursache für das Erreichen dieser Temperatur. Da bei herkömmlichen Absperrklappen mit weichem Dichtungssitz keine Schweißarbeiten an der Ventilplatte durchgeführt werden, ist die Verwendung von kohlenstoffarmem Edelstahl wenig sinnvoll. Die meisten Spezifikationen erfordern jedoch Edelstahl 304L oder 316L.