Edelstahl Typ 304 bietet eine bessere Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit, während 302 eine höhere Festigkeit für Anwendungen wie Federn und Befestigungselemente aufweist. Wenn Sie mit Lebensmittelmaschinen arbeiten, umfangreiche Schweißarbeiten durchführen oder allgemeine Korrosionsbeständigkeit benötigen, wählen Sie 304. Benötigen Sie hochfesten Draht, Federn oder kaltverformte Teile mit minimalem Schweißaufwand, wählen Sie 302.
Der Unterschied liegt im Kohlenstoffgehalt. 302 enthält bis zu 0.15 % Kohlenstoff, was ihm zwar eine höhere Festigkeit verleiht, ihn aber anfälliger für Schweißnahtsensibilisierung macht. 304 wurde als kohlenstoffärmere Alternative (maximal 0.08 % Kohlenstoff) entwickelt, die zwar etwas Festigkeit einbüßt, dafür aber eine bessere Korrosionsbeständigkeit und einfachere Verarbeitung ermöglicht.
| Element | AISI 302 (Gew.-%) | AISI 304 (Gew.-%) |
|---|---|---|
| Kohlenstoff (C) | ≤ 0.15 | ≤ 0.08 |
| Chrom (Cr) | 17.0 bis 19.0 | 18.0 bis 20.0 |
| Nickel (Ni) | 8.0 bis 10.0 | 8.0 bis 10.5 |
| Mangan (Mn) | ≤ 2.00 | ≤ 2.00 |
| Silizium (Si) | ≤ 1.00 | ≤ 0.75 |
| Phosphor (P) | ≤ 0.045 | ≤ 0.045 |
| Schwefel (S) | ≤ 0.03 | ≤ 0.03 |
| Stickstoff (N) | Keine Angabe | ≤ 0.10 |
Beide sind austenitische 18-8-Legierungen, d. h. sie enthalten etwa 18 % Chrom und 8 % Nickel. Das Chrom bildet eine schützende Oxidschicht, die Rost verhindert. Das Nickel stabilisiert die austenitische Struktur und verleiht beiden Sorten ihre nichtmagnetischen Eigenschaften sowie ihre Zähigkeit bis zu -196 °C (Temperatur von flüssigem Stickstoff).
Der etwas höhere Chromgehalt von 304 (18–20 % gegenüber 17–19 %) trägt zu seiner Korrosionsbeständigkeit bei. Der geringere Kohlenstoffgehalt verhindert die Ausscheidung von Chromcarbid beim Schweißen, weshalb 304 für die meisten Anwendungen die bevorzugte Sorte ist.
302 bietet eine höhere Festigkeit. Im geglühten Zustand erreicht 302 eine minimale Zugfestigkeit von 585 MPa, verglichen mit 515 MPa bei 304. Dasselbe gilt für die Streckgrenze: 240 MPa für 302 gegenüber 205 MPa für 304.
Dieser Festigkeitsvorteil beruht auf dem Kohlenstoffgehalt. Kohlenstoffatome im Stahlgitter bilden Hindernisse, die die Bewegung von Versetzungen behindern und das Material dadurch härter und fester machen. Kaltverformt erreicht Stahl 302 in Anwendungen für Federdraht Zugfestigkeiten von über 1500 MPa.
Die Legierung 304 bietet ein besseres Korrosionsverhalten bei geringerer Festigkeit. Der niedrigere Kohlenstoffgehalt reduziert das Risiko der Sensibilisierung – ein Phänomen, bei dem sich Chrom während des Erhitzens (450–850 °C) an den Korngrenzen mit Kohlenstoff verbindet. Dies führt zu einem Chrommangel in der Nähe der Korngrenzen und schafft so Angriffspunkte für Korrosion.
Hier ist der mechanische Vergleich:
| Eigentum (geglüht) | 302 Stainless | 304 Stainless |
|---|---|---|
| Zugfestigkeit | ≈ 585 MPa (min) | ≈ 515 MPa (min) |
| Streckgrenze (0.2%) | ≈ 240 MPa (min) | ≈ 205 MPa (min) |
| Reißdehnung | ~50–60 % | ~ 40% |
| Härte (Rockwell B) | ≤ 92 HRB (max) | ≤ 92 HRB (max) |
Der Korrosionsschutzvorteil von 304 zeigt sich unter realen Bedingungen. Ungeschweißte Stähle 302 und 304 weisen in milden Umgebungen wie Innenraumluft oder Süßwasser ein vergleichbares Verhalten auf. Der Unterschied wird in drei Szenarien deutlich: nach dem Schweißen, in sauren Umgebungen und bei längerer Einwirkung von Feuchtigkeit oder Chemikalien.
Wird 302 ohne anschließende Glühung verschweißt, ist die Wärmeeinflusszone anfällig für interkristalline Korrosion. 304 ist weniger anfällig für dieses Problem, und 304L (mit ≤ 0.03 % Kohlenstoff) beseitigt es praktisch vollständig.
304 zeichnet sich durch hervorragende Umformbarkeit aus. Es lässt sich in komplexe Formen stanzen, tiefziehen zu Spülbecken oder Kochgeschirr und zu gebogenen Architekturplatten walzen. Der geringere Kohlenstoffgehalt bewirkt eine langsamere Kaltverfestigung, wodurch intensivere Umformprozesse möglich sind, bevor Zwischenglühungen erforderlich werden.
302 lässt sich zwar umformen, der höhere Kohlenstoffgehalt führt jedoch zu einer schnelleren Kaltverfestigung. Dies ist vorteilhaft, wenn das umgeformte Teil an Festigkeit gewinnen soll, aber problematisch bei komplexen Formen, die mehrere Umformschritte erfordern. Tiefziehvorgänge oder starke Biegungen können bei 302 zu Rissen führen, während 304 diese nicht verursachen würde.
304 lässt sich mit allen gängigen Schweißverfahren problemlos verschweißen: WIG, MIG, Stabelektrodenschweißen und Widerstandsschweißen. Für die meisten Anwendungen empfiehlt sich 308L-Schweißzusatzwerkstoff. Die Schweißnähte erreichen ohne Nachbehandlung die gleiche Korrosionsbeständigkeit wie der Grundwerkstoff.
Beim Schweißen von 302 ist besondere Sorgfalt geboten. Verwenden Sie 308L-Schweißzusatzwerkstoff (kohlenstoffarm), um die Sensibilisierung zu minimieren. Nach dem Schweißen empfiehlt sich eine Wärmebehandlung, um eventuell entstandene Chromcarbide aufzulösen und die volle Korrosionsbeständigkeit der Schweißzone wiederherzustellen.
Ohne Nachglühen kann die Korrosionsbeständigkeit von 302-Schweißnähten im Vergleich zum Grundwerkstoff verringert sein. Autogenschweißen mit 302 ist zu vermeiden, da die Kohlenstoffaufnahme durch die Flamme die Sensibilisierung verstärkt.
Beide Stahlsorten lassen sich ähnlich bearbeiten, was bedeutet, dass die Bearbeitung beider Sorten anspruchsvoll ist. Die Zerspanbarkeit von 302 und 304 liegt bei etwa 45–50 %, im Vergleich zu 100 % bei Automatenstahl 1212. Das bedeutet, dass Sie langsamer schneiden, mehr Schnittkraft anwenden und die Werkzeuge häufiger wechseln müssen als bei der Bearbeitung von Kohlenstoffstahl.
304 lässt sich aufgrund seiner geringeren Härte (niedrigerer Kohlenstoffgehalt) etwas leichter bearbeiten als 302. Der Unterschied ist jedoch gering – Zerspanungsmechaniker unterscheiden die beiden Werkstoffe üblicherweise nicht. Wenn die Zerspanbarkeit für Ihre Anwendung entscheidend ist, sollten Sie stattdessen 303 wählen, da dieser Werkstoff Schwefelzusatz enthält, der die Spanbildung verbessert.
Sowohl 302 als auch 304 vertragen erhöhte Temperaturen in ähnlicher Weise. Sie können dauerhaft bei Temperaturen bis zu 870 °C (1600 °F) und intermittierend bis zu 925 °C (1700 °F) ohne übermäßige Zunderbildung betrieben werden.
Wichtiger Hinweis: Werden Bauteile auf 450–870 °C erhitzt und anschließend korrosiven Umgebungen ausgesetzt, verwenden Sie 304 oder 304L. In diesem Temperaturbereich bildet sich bei 302 Karbid, was später zu Korrosion führen kann.
Beide Stahlsorten behalten ihre Zähigkeit auch bei kryogenen Temperaturen. Im Gegensatz zu Kohlenstoffstählen, die unterhalb des Gefrierpunkts spröde werden, behalten austenitische Edelstähle ihre Duktilität bis hin zu Temperaturen von flüssigem Stickstoff (-196 °C).
Die Rohstoffkosten für 302 und 304 sind nahezu identisch. Beide enthalten ähnliche Mengen an Chrom und Nickel – den teuren Legierungselementen. Der geringe Unterschied im Kohlenstoffgehalt (der kostengünstig ist) hat keinen Einfluss auf die Materialpreise.
Die Verfügbarkeit spricht eine andere Sprache. 304 ist bei nahezu allen Metalllieferanten in allen Produktformen erhältlich: Blech, Platte, Stange, Draht, Rohr, Leitung und Gussteile. In den meisten Metalllagern kann man 304 in gängigen Abmessungen direkt vom Lager kaufen.
Die Beschaffung von Edelstahl 302 ist aufwändiger. Hersteller von Federdraht haben 302 in der Regel vorrätig, da es das bevorzugte Material für diese Anwendung ist. Bleche, Platten oder Profile aus 302 erfordern jedoch unter Umständen die Kontaktaufnahme mit spezialisierten Lieferanten oder die Inanspruchnahme längerer Lieferzeiten.
Wählen 304 wenn Sie brauchen:
Wählen 302 wenn Sie brauchen:
Im Zweifel wählen 304Es ist die sicherere und vielseitigere Option, die ein breiteres Anwendungsspektrum abdeckt. Die verbesserte Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit beugen späteren Problemen vor, und die universelle Verfügbarkeit spart Zeit bei der Beschaffung.
