Was ist besser: Edelstahl 316 oder 304?

Im gegenwärtigen wettbewerbsintensiven Produktionsumfeld ist die Wahl der richtigen Edelstahlsorte entscheidend für den Erfolg Ihres Unternehmens. Ausgehend von der jüngsten Marktanalyse von McKinsey und den Einblicken in die Branche wird erwartet, dass der weltweite Markt für nichtrostenden Stahl bis 2030 $157,4 Milliarden erreichen wird, wobei die beiden wichtigsten Stahlsorten 304 und 316 sind, von denen jede je nach Umgebung und Anforderungen einzigartige Vorteile bietet.

Der Unterschied: Edelstahl 304 vs. Edelstahl 316

Die rostfreien Stähle 316 und 304 gehören zur Familie der austenitischen rostfreien Stähle und sind die beiden weltweit am häufigsten verwendeten Stahlsorten, die eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweisen.

304 Edelstahl

Edelstahl 304 enthält 16 bis 24 Prozent Chrom und geringe Mengen an Kohlenstoff und Mangan. Edelstahl 304 ist der am weitesten verbreitete 18-8-Stahl, der 18 Prozent Chrom und 8 Prozent Nickel enthält.

Edelstahl 316

Die Sorte 316 hat praktisch die gleichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften wie Edelstahl 304. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Edelstahl 316 2% bis 3% Molybdän enthält, das die Korrosionsbeständigkeit verbessert, insbesondere gegenüber Chloriden und anderen industriellen Lösungsmitteln.

In 304, mit etwa 8% Nickel, und 316, mit etwa 10%, stabilisiert es die austenitische Struktur und sorgt für die Duktilität und Zähigkeit, die für die Herstellung und hochbeanspruchte Anwendungen entscheidend sind.

Nickel erhöht auch die Korrosionsbeständigkeit erheblich, insbesondere gegen reduzierende Säuren und chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion. 316er Edelstahl enthält außerdem 2 bis 3% Molybdän mehr als 304er Edelstahl, wodurch er gegen Korrosion durch Chloride wie Meerwasser und Eissalze beständig ist und 304 in salzhaltigen und rauen chemischen Umgebungen übertrifft.

Nickel spielt sowohl bei Edelstahl 304 als auch bei Edelstahl 316 eine entscheidende Rolle, aber die Unterschiede im Nickelgehalt und der Zusatz von Molybdän bei 316 haben direkten Einfluss auf die Leistung unter extremen Bedingungen.

Während beide Sorten ähnliche Zugfestigkeiten und eine ausgezeichnete Steifigkeit (Elastizitätsmodul: 193-200 GPa für 304) aufweisen, erhöht der höhere Nickel- (10-14%) und Molybdängehalt (2%) die Beständigkeit von 316er Stahl gegen Rissbildung, Lochfraß und Korrosion erheblich, insbesondere in Hochdruck- oder chloridreichen Umgebungen.

In thermischer Hinsicht verbessert Nickel die Stabilität; die Zusammensetzung von 316 macht es zuverlässiger bei hohen Temperaturen über einen längeren Zeitraum, wie z. B. in Wärmetauschern oder chemischen Reaktoren. 316 behält seine Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und ist daher ideal für Wärmeanwendungen.

304 ist zwar leistungsfähig und kostengünstiger, aber wegen des fehlenden Molybdäns weniger geeignet für raue oder schwankende Bedingungen.

316 glänzt in extremen Umgebungen, während 304 besser für weniger anspruchsvolle Anwendungen geeignet ist.

Korrosionsbeständigkeit

316 ist besser:
Molybdän macht es widerstandsfähiger gegen Korrosion in chlorhaltigen Umgebungen (Meerwasser, Sole), sauren Medien und Hochtemperaturumgebungen, und seine Beständigkeit gegen Lochfraß und interkristalline Korrosion ist besser als die von 304.

304 ist für die allgemeine Umgebung geeignet:
Gute Korrosionsbeständigkeit in alltäglichen Umgebungen, aber in stark chlor- oder säurehaltigen Umgebungen kann es leicht zu Korrosion kommen.

Der Unterschied in der Korrosionsbeständigkeit zwischen rostfreiem Stahl 316 und 304 ist in erster Linie auf ihre Legierungselemente zurückzuführen. Edelstahl 316 enthält mindestens 2,0% Molybdän, was seine Korrosionsbeständigkeit deutlich erhöht, insbesondere in chloridhaltigen Umgebungen, wie sie in der Schifffahrt vorkommen.

Durch diesen Zusatz widersteht 316 der Einwirkung von Salz und anderen korrosiven Stoffen weit besser als Edelstahl 304, dem Molybdän fehlt und der daher in salzhaltigen Umgebungen anfälliger für Lochfraß und Spaltkorrosion ist.

In raueren Umgebungen, insbesondere in solchen, in denen Chloride oder Säuren vorkommen, ist 316 die bessere Wahl, da es eine höhere Haltbarkeit und Langlebigkeit bietet.

Mechanische Eigenschaften

Sowohl 304 als auch 316 sind zähe, duktile austenitische Legierungen. In der Praxis weist 316 aufgrund seines Legierungsgehalts häufig eine etwas höhere Zug- und Streckgrenze auf. Typische Daten zeigen zum Beispiel 316 UTS ≈79,8 ksi gegenüber 73,2 ksi für 304, und Streckgrenze ≈34,8 ksi gegenüber 31,2 ksi.

Die Dehnung ist ähnlich (etwa 60-70%). Beide Sorten behalten ihre Festigkeit auch bei hohen Temperaturen, obwohl 316 in der Regel bei höheren Temperaturen etwas besser abschneidet.

Edelstahl 316 ist im Allgemeinen für seine höhere mechanische Festigkeit im Vergleich zu 304 bekannt, wodurch er sich besser für Anwendungen eignet, die eine hohe Zugfestigkeit und Härte erfordern. 304 Edelstahl weist jedoch aufgrund seines geringeren Elastizitätsmoduls eine höhere Flexibilität auf, was bei bestimmten Herstellungsverfahren von Vorteil sein kann.

Was die Bearbeitbarkeit anbelangt, so ist Edelstahl 304 leichter zu bearbeiten als 316, was vor allem auf seine geringere Härte zurückzuführen ist. Diese leichte Bearbeitbarkeit kann den Werkzeugverschleiß und die betrieblichen Ausfallzeiten verringern.

Edelstahl 304 kann hohen Temperaturen gut standhalten, aber der Dauereinsatz bei Temperaturen zwischen 425 und 860 °C kann zu Korrosion führen. Edelstahl 316 hingegen behält seine Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen bei und ist daher die bevorzugte Wahl für Wärmeanwendungen.

Kosten

Die Sorte 316 hat durchweg einen höheren Preis als 304. Die wichtigsten Faktoren sind der Legierungsgehalt - Mo und höheres Ni -, die teuer und marktabhängig sind. 316 kostet auf den derzeitigen Märkten in der Regel etwa 20-30% mehr als 304 (je nach Land und Produktform).

• Edelstahl 304: Geeignet für allgemeine Anwendungen mit einem ausgezeichneten Preis-/Leistungsverhältnis, erschwinglicher, ideal für Projekte mit kleinem Budget.

• Rostfreier Stahl 316: Geeignet für raue Umgebungen mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit. Höherer Preis aufgrund von Molybdän, aber es lohnt sich für die Haltbarkeit.

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Edelstahl 316

Edelstahl 316 wird aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegenüber Chloriden und Säuren, häufig für raue Umgebungen empfohlen. Dies macht ihn ideal für Anwendungen in der Schifffahrt, in der chemischen Verarbeitung und in Umgebungen mit hohem Salzgehalt, wie z. B. in Küstengebieten und Schwimmbädern.
Der Zusatz von mindestens 2,0% Molybdän zu 316 erhöht die Haltbarkeit und ermöglicht es, die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen zu erhalten.

304 Edelstahl

Edelstahl 304 ist eine kostengünstigere Option, die sich für allgemeine Anwendungen wie Küchenspülen, Kochtöpfe und architektonische Verkleidungen eignet, bei denen die Exposition gegenüber korrosiven Elementen minimal ist.
Es bietet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen, verfügt jedoch nicht über die spezifischen Eigenschaften, die für anspruchsvollere Anwendungen erforderlich sind.

Die Wahl zwischen Edelstahl 316 und 304 sollte von den spezifischen Anforderungen der Anwendung und den Umgebungsbedingungen, denen sie ausgesetzt sein wird, bestimmt werden.

Wann sollte man Edelstahl 304 wählen?

Wählen Sie die Güteklasse 304, wenn Sie sie für die folgenden Gegenstände verwenden:

• Innenräume oder leicht korrosive Umgebungen.
• Budgetbeschränkungen ohne Qualitätseinbußen.
• Für Anwendungen wie die Lebensmittelverarbeitung oder medizinische Geräte ist keine extreme Korrosionsbeständigkeit erforderlich.
• Allgemeine architektonische oder dekorative Zwecke

Wann sollte man Edelstahl 316 wählen?

Wählen Sie die Sorte 316, wenn Sie sie für die folgenden Projekte verwenden:

• Exposition gegenüber Meerwasser oder Meeresumwelt.
• Chemische Verarbeitung oder säurehaltige Bedingungen.
• Hochtemperaturanwendungen (z. B. Wärmetauscher).
• Szenarien, die eine besondere Haltbarkeit und Langlebigkeit erfordern.

Die wichtigsten Erkenntnisse aus der McKinsey-Analyse

Die Markterkenntnisse von McKinsey zeigen, dass beide Sorten zwar vielseitig einsetzbar sind, sich aber in ihren Marktanwendungen unterscheiden:

• 316 dominiert in Sektoren wie der Schifffahrt, der chemischen Industrie und der Energiewirtschaft, da es eine längere Lebensdauer aufweist.
• 304 ist führend in Sektoren wie dem Baugewerbe, der Lebensmittelverarbeitung und dem Gesundheitswesen, wo Kosten und allgemeine Leistung im Vordergrund stehen.

Was ist besser, 316 oder 304 Edelstahl?

Je nach Projektumgebung und Budget:

• Für extreme Bedingungen ist 316 eine lohnende Investition.
• Für den allgemeinen Gebrauch bietet 304 ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis.

Korrosionsbeständigkeit

• Hohes Korrosionsrisiko: Wählen Sie 316, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten und in rauen Umgebungen mit starken Chloriden, wie z. B. in der Schifffahrt oder in Chemiewerken, gut zu funktionieren.
• Milde Korrosion: Wählen Sie 304, um Kosten zu sparen und die Vielseitigkeit zu erhalten, aber es ist nicht gut für extreme Korrosion geeignet.

Häufige Missverständnisse

Die Vorstellung, dass "316 immer besser ist", ist nicht ganz richtig. Die zusätzliche Korrosionsbeständigkeit von 316 ist nur in rauen Umgebungen sinnvoll. In Innenräumen oder milden Umgebungen bietet die "Aufrüstung" auf 316 nur geringe Vorteile und einen erheblichen Kostenanstieg. Die Verwendung von 316, wenn 304 ausreicht, kann die Material- und Herstellungskosten erhöhen, ohne die Lebensdauer zu verlängern. Generell gilt: Wenn das Material nicht mit Salzwasser, Tausalzen oder starken Säuren in Berührung kommt, dann ist 304 in der Regel ausreichend.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die nichtrostenden Stähle 304 und 316 jeweils ihre Besonderheiten haben. 316 bietet eine bessere Korrosionsbeständigkeit (insbesondere gegenüber Chloriden) und eine höhere Festigkeit, allerdings zu einem erheblichen Preisaufschlag. Die Sorte 304 ist für den allgemeinen Gebrauch kostengünstiger und in nicht aggressiven Umgebungen immer noch sehr korrosionsbeständig.Die beste Wahl hängt von den Anwendungsbedingungen ab.