
VS 0110
EDELSTAHL (07/2012)
GEMÄß ISO 3506
Eine der wichtigsten Eigenschaften von rostfreiem Stahl ist seine Korrosionsbeständigkeit. Die Die Beständigkeit dieser Metalllegierungen gegen chemische Angriffe von Ätzmitteln beruht auf ihrer Fähigkeit, sich selbst zu schützen, durch die spontane Bildung eines komplexen Films aus Chromoxiden und Chromhydroxiden auf ihrer Oberfläche, der „Passivschicht“ genannt wird und das Metallsubstrat vor allgemeiner Korrosion schützt. Diese extrem dünne Schicht mit einer Dicke von 1,0 bis 2,0 mm macht die Korrosionsgsgeschwindigkeit vernachlässigbar. (Quelle: Inox-Id)
Das wichtigste Element in rostfreiem Stahl ist Chrom, aber auch andere Elemente wie Molybdän, Nickel usw. haben einen Einfluss auf seine Korrosionsbeständigkeit. Unter bestimmten Bedingungen können jedoch Elemente wie Chloride zu einem Bruch der Passivschicht führen, abhängig von ihrer Konzentration, der Temperatur und natürlich von der verwendeten Edelstahlsorte. Es ist daher wichtig, die Aggressionen zu kennen, denen Edelstahl ausgesetzt sein wird, um die am besten geeignete Sorte auszuwählen. (Quelle: Inox-Id)
1) BESCHREIBUNG DER EDELSTAHLGRUPPEN UND -SORTEN
(Quelle: Inox-Id und ISO 3506)
Edelstähle lassen sich in vier große Familien einteilen, die jeweils ihre eigenen Eigenschaften besitzen:
• Die austenitischen Edelstähle
• Die martensitischen Edelstähle
• Die ferritischen Edelstähle
• Die austenitisch-ferritischen Edelstähle (auch als „Duplex-Edelstähle“ bezeichnet)
1. Die austenitischen Edelstähle (Sorten A1 bis A5)
Bei weitem sind sie die bekanntesten und am häufigsten verwendeten. Sie enthalten neben einem Mindestchromgehalt von 17% auch Nickel (in Höhe von 7% oder mehr) und eventuelle Zusätze von Molybdän, Titan, Niob ....
• Um die Anfälligkeit für Kaltverfestigung zu verringern, kann den Stahlsorten A1 bis A5 Kupfer zugesetzt werden.
• Ihre mechanischen Eigenschaften bei Zugbelastung sind im Allgemeinen bescheiden, bei einigen Sorten durch Kaltverfestigung erheblich gesteigert werden. Da sie bei niedrigen Temperaturen nicht spröde sind, eignen sie sich sehr gut für den Einsatz in der Kryotechnik.
• Die Korrosionsbeständigkeit steigt mit dem Chrom- und Molybdängehalt: Standards mit 18% Chrom: halten in oxidierender, nicht schwefelhaltiger Atmosphäre bis etwa 800°C stand. C. Über diesen Schwellenwert hinaus sollte man sich an sogenannten „feuerfesten“ Sorten orientieren, die deutlich höher legiert sind.
Die Einführung von stabilisierenden Elementen wie Titan oder Niob verhindert Korrosion durch Lochfraß, insbesondere an Schweißnähten, und erhöht die mechanische Beständigkeit bei hohen Temperaturen.
Stähle der Sorte A1
Stähle der Sorte A1 sind besonders für die spanende Bearbeitung geeignet. Aufgrund des hohen Schwefelgehalts ist die Stahlgruppe weniger korrosionsbeständig als Stähle mit normalem Schwefelgehalt.
Stähle der Sorte A2
Die Stähle der Sorte A2 sind die am häufigsten verwendeten Edelstahlsorten. Sie werden für Kücheneinrichtungen, Geräte für die Chemieindustrie, Befestigungselemente… verwendet. Die Stähle dieser Gruppe eigenen sich nicht nur für den Einsatz in nicht oxidierten Säuren, die Chlormittel enthalten, wie etwa Schwimmbäder und Meerwasser.
Stähle der Sorte A3
Stähle der Sorte A3 sind stabilisierte Edelstähle mit den gleichen Eigenschaften wie Stähle der Sorte A2.
Stähle der Sorte A4
Stähle der Sorte A4, die mit Molybdän gestreckt sind, sind „säurebeständig“ und bieten eine bessere Korrosionsbeständigkeit. Diese Sorte wird in der Zellstoffindustrie häufig verwendet, da diese Stahlsorte für Schwefelsäure entwickelt wurde, die zum Kochen gebracht wurde (daher der Name „säurebeständig“). Sie ist gewissermaßen auch für chlorhaltige Umgebungen geeignet. Der Stahl A4 wird auch häufig in der Lebensmittelindustrie und im Schiffbau verwendet.
Stähle der Sorte A5
Stähle der Sorte A5 sind stabilisierte „säurebeständige“ Stähle mit denselben Eigenschaften wie Stähle der Sorte A4.
1. Die martensitischen (Sorten C1 bis C4)
Diese Stähle enthalten meist 12 bis 19% Chrom, der Kohlenstoffgehalt schwankt zwischen 0,08 und 1,2%. Sie können Nickel und Molybdän sowie bestimmte Zusatzelemente wie Kupfer, Titan oder Vanadium enthalten. Sie werden oft im geglühten Zustand geliefert. Es wird natürlich empfohlen, sie – ebenso wie die Stähle für den Maschinenbau – im vergüteten Zustand zu verwenden, da sie den besten Kompromiss zwischen Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften darstellen. Sie sind besonders interessant, wenn die Betriebstemperatur 650 °C nicht übersteigt (Beispiel: Turbinen zur Stromerzeugung.
In der Praxis werden sie eingesetzt:
• Entweder nach dem Härten und Entspannungsanlassen bei 200 °C, wodurch die maximale mechanische Beständigkeit erhalten bleibt,
• Oder nach dem Härten und Anlassen zwischen 55° und 700°C, wodurch ein besserer Kompromiss zwischen Beständigkeit, Resilienz und Korrosionsbeständigkeit gewährleistet wird.
Mit diesen Stählen lässt sich eine interessante Korrosionsbeständigkeit mit mechanischen Eigenschaften kombinieren, die denen von hochwertigen legierten Stählen entsprechen. Sie können zur Erlangung einer höheren Beständigkeit kaltverfestigt werden und sind magnetisch.
Stähle der Sorte C1
Stähle der Sorte C1 haben eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit. Sie werden in Pumpen, in Turbinen und Schneidwaren verwendet.
Stähle der Sorte C3
Stähle der Sorte C3 haben eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit, auch wenn sie besser ist als die von Stählen der Sorte C1. Sie werden in Pumpen und Ventilen eingesetzt.
Stähle der Sorte C4
Stähle der Sorte C4 haben eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit. Sie sind für die Bearbeitung bestimmt und entsprechen ansonsten den Stählen der Sorte C1.
3. Die ferritischen Stähle (Sorte F1):
Es handelt sich um Eisen-Chrom- oder Eisen-Molybdän-Legierungen mit einem Chromgehalt von 10,5% bis 28% und einem Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,08%. Diese Stähle enthalten in der Regel kein Nickel.
Andere Zusatzelemente - wie Ti, Nb oder Zr - können hinzugefügt werden, um bestimmte Eigenschaften wie Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit oder die Eignung zum Kaltumformen zu verbessern.
Ferritische Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt (>20 %) werden hauptsächlich wegen ihrer gegen bemerkenswerte Korrosionsbeständigkeit (superferritisch) und Heißoxidation eingesetzt.
Einige mit Molybdän und/oder Titan legierte Sorten besitzen eine Korrosionsbeständigkeit, die mit der von austenitischen Stählen vergleichbar ist.
Diese Stähle härten nicht ab und werden im geglühten Zustand eingesetzt. Sie sind sehr anfällig für Kornvergröberung bei hohen Temperaturen, können aber dennoch bis zu 800°C in oxidierender Umgebung eingesetzt werden (manche auch darüber hinaus). Bei hohen Temperaturen sind sie aufgrund des fehlenden Nickels oft widerstandsfähiger gegen schwefelhaltige Umgebungen als austenitische Stähle.
Aufgrund ihrer Sprödigkeit bei niedrigen Temperaturen sind sie für kryogene Anwendungen kaum geeignet.
Im Gegensatz zur herkömmlichen Meinung, dass diese Stahlfamilie magnetisch ist, keineswegs mit einer schlechten Korrosionsbeständigkeit korreliert ist. Einige Sorten haben in diesem Bereich vergleichbare oder sogar bessere Eigenschaften als die gängigsten austenitischen Stähle
Stähle der Sorte F1
Stähle der Sorte F1 können nicht normal kaltverfestigt werden und sollten in manchen Fällen sogar gar nicht kaltverfestigt werden. Stähle der Sorte F1 sind magnetisch. Die Stähle dieser Gruppe werden normalerweise für einfache Ausrüstungen verwendet, mit Ausnahme der „superferritischen“ Stähle, die einen sehr niedrigen C- und N-Anteil haben. Diese Stähle können in stark chlorhaltigen Umgebungen eingesetzt werden.
Chemische Zusammensetzung von Verbindungselementen aus Edelstahl:
Die endgültige Wahl der chemischen Zusammensetzung für die angegebene Stahlsorte liegt im Ermessen des Lieferanten, sofern dies vorab zwischen ihm und dem Kunden festgelegt wurde. Für Anwendungen mit der Gefahr interkristalliner Korrosion werden stabilisierte rostfreie Stähle der Sorte A3 und A5 oder die rostfreien Stähle der Sorte A2 und A4 mit einem Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,03% empfohlen.
|
Kompositionsgruppe |
Sorte |
Chemische Zusammensetzung % (m/m)1 |
Hinweise |
||||||||
|
C |
S |
Mn |
P |
S |
Cr |
Mo |
Ni |
Cu |
|||
|
Austenisch |
A1 |
0,12 |
1 |
6,5 |
0,2 |
0,15 bis 0,35 |
16 bis 19 |
0,7 |
5 bis 10 |
1,7 bis 2,25 |
2) 3) 4) |
|
A2 |
0,1 |
1 |
2 |
0,05 |
0,03 |
15 bis 20 |
- 5) |
8 bis 19 |
4 |
7) 8) |
|
|
A3 |
0,08 |
1 |
2 |
0,045 |
0,03 |
17 bis 19 |
- 5) |
9 bis 12 |
1 |
9) |
|
|
A4 |
0,08 |
1 |
2 |
0,045 |
0,03 |
16 bis 18,5 |
2 bis 3 |
10 bis 15 |
1 |
8) 10 ) |
|
|
A5 |
0,08 |
1 |
2 |
0,045 |
0,03 |
16 bis 18,5 |
2 bis 3 |
10,5 bis 14 |
1 |
9) 10) |
|
|
Martensitisch |
C1 |
0,09 bis 0,15 |
1 |
1 |
0,05 |
0,03 |
11,5 bis 14 |
|
1 |
10) |
|
|
C3 |
0,17 bis 0,25 |
1 |
1 |
0,04 |
0,03 |
16 bis 18 |
- |
1,5 bis 2,5 |
. |
|
|
|
C4 |
0,06 bis 0,15 |
1 |
1,5 |
0,06 |
0,15 bis 0,35 |
12 bis 14 |
0,6 |
1 |
. |
2) 10) |
|
|
Ferritisch |
F1 |
0,12 |
1 |
1 |
0,04 |
0,03 |
15 bis 18 |
- 6) |
1 |
|
11) 12) |
1) Sofern nicht anders angegeben, handelt es sich um Höchstwerte.
2) Schwefel kann durch Selen ersetzt werden.
3) Wenn Ni < 8%, beträgt der Mindestgehalt an Mn 5%.
4) Kein Grenzwert für Cu vorgesehen, sofern Ni > 8%.
5) Der Hersteller kann entscheiden, ob Molybdän enthalten sein soll. Wenn allerdings einige
Anwendungen eine Begrenzung des Molybdängehalts erfordern, muss diese Anforderung vom
Kunden bereits zum Zeitpunkt der Bestellung festgelegt werden.
6) Der Hersteller kann sich dafür entscheiden, Molybdän einzuschließen.
7) Wenn Cr < 17%, muss der Mindestgehalt an Ni 12% betragen.
8) Für austenitische rostfreie Stähle mit einem C-Gehalt von höchstens 0,03% ist der Stickstoffgehalt auf 22% begrenzt.
9) Muss zur Stabilisierung maximal 8% Titan 5xC enthalten und nach dieser Tabelle gekennzeichnet sein oder Niob (Columbium) und/ oder höchstens 1% Tantal 10xC zur Stabilisierung und nach dieser Tabelle gekennzeichnet werden.
10) Der Hersteller kann den Kohlenstoffgehalt erhöhen, wenn dies für die Erreichung der mechanischen Eigenschaften bei größeren Durchmessern erforderlich ist, jedoch darf dieser bei austenitischen Stählen 0,12 % nicht überschreiben.
11) Kann bis zu maximal 8 % Ti 5 x C enthalten.
12) Kann Niob (Columbium) und/ oder Tantal 10 x C bis maximal 1% enthalten.
Die wichtigsten für die Herstellung von Verbindungselementen aus Edelstahl verwendeten Sorten (NF E 25-033 / NF A 35-602 / NF EN 10088-1/ NF EN 10095 / DIN 267 Teil 11)
|
Kompositionsgruppe |
Sorten |
Bezeichnungen französisch |
Bezeichnungen deutsch |
Nr. |
Vereinigte Staten AISI |
|
AUSTENITISCH |
A1 |
Z10CNF18.09 |
|
|
303 |
|
Z8CNF18.09 |
X8CrNiS18-9 |
1.4305 |
301 |
||
|
Z12CN18.09 |
X10CrNi18-8 |
1.4310 |
|
||
|
A2 |
|
X3CrNiCu18-9-4 |
1.4567 |
302 HQ |
|
|
Z2CN18.10 |
|
|
|
||
|
Z7CN18.09 |
X5CrNi18-10 |
1.4301 |
304 |
||
|
Z6CNNb18.10 |
X6CrNi Nb 1 8-10 |
1.4550 |
347 |
||
|
Z2CNU18.09 |
|
|
|
||
|
Z2CNU18.10 |
|
|
|
||
|
Z4CN18.12 |
|
|
|
||
|
Z3CN19.11 |
X2CrN i19-11 |
1.4306 |
304 L |
||
|
Z5CN18.11 FF |
X4CrNi18-12 |
1.4303 |
305 |
||
|
|
|
1.4304 |
|
||
|
|
|
1.4329 |
|
||
|
Z3CN 18.10 |
X2CrNi18-09 |
1.4307 |
304 L |
||
|
A4 |
Z2CND17.12 |
|
|
|
|
|
Z6CND17.11 |
|
|
|
||
|
Z4CNUD 17.11 |
|
|
|
||
|
Z3CND17.11.02 |
X2CrNiMo17-1 2-2 |
1.4404 |
316 L |
||
|
Z7CND17.12.02 |
X5CrNiMo17· 12-2 |
1.4401 |
316 |
||
|
Z6CNDT17.12 |
X6CrNiMoTi17 12 2 |
1.4571 |
316Ti |
||
|
Z6CNDNb17.12 |
X6CrNiMoNb17-12-2 |
1.4580 |
316Cb |
||
|
Z3CND18.14 .03 |
X2CrNiMo18 -14-3 |
1.4435 |
316 L |
||
|
Z6CND18.12.03 |
X3CrNiMo17-13-3 |
1.4436 |
316 |
||
|
FEUERFEST |
Z15CNS25-20 |
X15CrNi5i25-20 |
1.4841 |
310 |
|
|
Z8CN25-20 |
X8CrNi25-21 |
1.4845 |
310S |
||
|
Z6CNT18.10 |
X6CrNiTi18-10 |
1.4541 |
321 |
||
|
MARTENSITISCH |
C1 |
Z6C13 |
|
|
|
|
Z12C13 |
|
|
|
||
|
Z20C13 |
X20Cr13 |
1.4021 |
420 |
||
|
Z30C13 |
|
|
|
||
|
Z10C13 |
X12Cr13 |
1.4006 |
410 |
||
|
Z33C13 |
X30Cr13 |
1.4028 |
420F |
||
|
Z44C14 |
X46Cr13 |
1.4034 |
|
||
|
C3 |
Z15CN16.02 |
X17CrNi16-2 |
1.4057 |
431 |
|
|
Z6CNU17.04 |
|
|
|
||
|
C4 |
Z12CF13 |
|
|
|
|
|
Z30CF13 |
|
|
|
||
|
Z11CF13 |
X12CrS13 |
1.4005 |
416 |
||
|
FERRITISCHE |
F1 |
Z8C17 |
X6Cr17 |
1.4016 |
430 |
|
F4 |
Z10CF17 |
|
|
|
|
|
FEUERFEST |
Z8C12 |
X6Cr13 |
1.4000 |
410S |
Die Angaben in der obigen Tabelle dienen lediglich der Orientierung und sind nicht erschöpfend.
II) BEZEICHNUNGSSYSTEM
Für Schrauben und Stehbolzen (zweistellig)
1/10tel der Zugfestigkeit des Verbindungsselements.
Für Muttern (Stil 1)
Für Muttern mit einer Höhe von 0,8 (zweistellig):
1/10 des Widerstands bei der Prüflast
Der durch Code ausgedrückte Bezeichnung, der aus einem Buchstaben gefolgt von zwei Ziffern besteht, hat folgende Bedeutung:
Bestimmung der Gruppenzusammensetzung
A = Austenitischer Stahl A2 - 70
C = Martensitischer Stahl
F = Ferritischer Stahl
Bezeichnung der chemischen Zusammensetzung
1 = Automatenstahl mit schwelfelhaltigem Anteil
2 = Stahl aus Chrom-Nickel-Legierung für Kaltstauchen
3 = Stahl aus Chrom-Nickel-Legierung, stabilisiert mit Ti, Nb, Ta
4 = Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl
5 = Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl, stabilisiert mit Ti, Nb, Ta
50 = 1/10 der Zugfestigkeit (min. 500 N/mm2
70 = 1/10 der Zugfestigkeit (min. 700 N/mm2) --
80 =1/10 der Zugfestigkeit (min. 800 N/mm2)
A2-70 bezeichnet einen kaltverfestigten austenitischen Stahl, wobei die Mindestzugfestigkeit 700 N/mm2 (700 MPa) beträgt.
Die Kennzeichnung von Edelstahlarten mit einem geringen Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,03 % kann durch den Buchstaben L ergänzt werden (Beispiel: A4 L - 80)
Bezeichnung der Qualitätsklasse für Schrauben und Muttern mit einer Höhe von 0,5 d:sm < 0,8 (niedrige Muttern) (drei Ziffern)
A = austenitischer Stahl
C = martensitischer Stahl
F = ferritischer Stahl
Bezeichnung der chemischen Zusammensetzung
1 = Automatenstahl mit Schwefelgehalt
2 = Chrom-Nickel-Stahl für Kaltstauchen
3 = Chrom-Nickel-Stahl, stabilisiert mit Ti, Nb, Ta
4 = Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl
5 = Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl, stabilisiert mit Ti, Nb, Ta
025 = Prüflast min. 250 N/mm2
035= Prüflast min. 350 N/mm2
040= Prüflast min. 400 N/mm2
A2 - 035 bezeichnet einen kaltverfestigten austenitischen Stahl mit einer Mindestzugfestigkeit von
350 N/mm2 (350 MPa) (niedrige Mutter).
Die Kennzeichnung von Edelstahl mit einem Kostenstoffgehalt von höchstens 0,03 % kann durch den Buchstaben L ergänzt werden (z.B.: A4 L - 80)
Bezeichnungssystem:
Für Gewindestifte und ähnliche Verbindungselemente, die keinen Zugspannungen unterliegen (zweistellig):
1/10tel der Vickers-Mindesthärte, gefolgt vom Buchstaben H gibt die Härte an.
|
Güteklasse |
12 H |
21 H |
|
Vickers-Härte, HV min. |
125 |
210 |
Beispiel
A = austenitischer Stahl A 1 - 12 H
C = martensitischer Stahl
F = ferritischer Stahl
1 = Automatenstahl mit Schwefelgehalt
Vickers-Härte min. 125 HV
A1 - 12 H: ein weicher, austenitischer Edelstahl mit einer Mindesthärte von 125 HV
Die Kennzeichnung von Edelstahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,03 % kann durch den Buchstaben L ergänzt werden. Beispiel: A4 L - 21 H.
Für Blechschrauben(zweistellig):
1/10 der Vickers-Mindesthärte gefolgt von dem Buchstaben H, der die Härte angibt.
(Ill) MARKIERUNG:
Für die Schrauben und Stehbolzen:
- Schrauben:
Alle Sechskantschrauben und Zylinderschrauben mit Innennsechskant oder innere Sechskantwelle mit einem nominalen Gewindedurchmesser von 5 mm müssen deutlich markiert werden. Die Kennzeichnung muss die Stahlsorte und die Güteklasse enthalten.
- Stehbolzen:
Der Bolzen mit einem Gewindenenndurchmesser von d > 6 mm müssen deutlich gekennzeichnet sein. Die Kennzeichnung muss auf dem gewindefreien Bereich des Bolzen angebracht werden und die Stahlsorte und die Güteklasse des Stahls enthalten. Sollte es unmöglich sein, den gewindelosen Bereich zu markieren, wird das Gewindeende des Bolzens allein mit der Stahlart versehen.
1) Herstellererkennung
2) Stahlsorte
3) Güteklasse
Die Kennzeichnung ist auf Muttern mit einem nominalen Gewindedurchmesser (d) von 5 mm vorgeschrieben. Sie muss die Sorte und die güteklasse des Stahls enthalten. Die Kennzeichnung einer einzigen Seite der Mutter ist zulässig und darf nur dann eingestanzt sein, wenn sie auf der Kontaktfläche der Mutter aufgebracht wird. Die Markierung ist auch auf der Seite der Mutter zulässig. Wenn die Markierung aus Einkerbungen (siehe Abb. 2) nicht die Qualitätsklasse spezifiziert, gilt die Qualitätsklasse 50 oder 025.
Für Schrauben ohne Kopf:
nicht erforderlich
Für Blechschrauben:
Es ist nicht unbedingt erforderlich.
IV) ENDBEARBEITUNG
Sofern nichts anderes angegeben, sollten die Befestigungselemente sauber und glänzend geliefert werden. Es wird empfohlen, eine Passivierung vorzunehmen, um eine maximale Korrosionsbeständigkeit zu erreichen.
Zu beachten ist ferner, dass es für eine gute Korrosionsbeständigkeit notwendig ist, die Schraube mit einem Innengewinde aus Edelstahl der gleichen Art zu verbinden (z.B. eine A2-Schraube mit einer A2-Mutter).
V) MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN
Die nachfolgend angegebenen Merkmale beziehen sich Verbindungselemente, die aus austenitischen, martensitischen und ferritischen Edelstahlarten hergestellt werden. Die entsprechenden Produkte sind für den Einsatz in einer üblichen korrosiven Atmosphäre vorgesehen und deren mechanischen Eigenschaften werden bei einer Umgebungstemperatur von zwischen 15 °C und 25°C ermittelt. Diese Eigenschaften variieren je nach der Höhe der Temperatur.
Besondere Bedingungen wie etwa Temperatur- oder Potentialschwankungen, wechselnde korrosive Wirkung, lokale Kaltverfestigung oder Oberflächenbeschaffenheit des Metalls,… können das Verhalten eines bestimmten Stahls erheblich verändern, wenn er der Wirkung eines korrosiven Mediums ausgesetzt wird.
Bei Einsatz in einer besonders korrosiven Umgebung oder bei Temperaturen, die von den Testbedingungen abweichen, muss bei der Bestellung zwischen dem Kunden und dem Lieferanten eine Vereinbarung getroffen werden über den Grad der Korrosionsbeständigkeit und der gewünschten mechanischen Eigenschaften.
Für Schrauben und Stehbolzen:
Anwendungsbereich:
Die folgenden mechanischen Eigenschaften gelten für Schrauben und Stehbolzen:
- Nenngewindedurchmesser (d) bis einschließlich 39 mm
- mit metrischem ISO-Dreiecksgewinde
- mit beliebiger Form
Sie gelten nicht für Schrauben, die besondere Merkmale aufweisen, wie etwa die Schweißbarkeit
Mechanische Eigenschaften für Schrauben und Stehbolzen ·Austenitische Stähle
|
Kompositionsgruppe |
Sorte |
Güteklasse |
Grenzen des Gewinde-durchmessers |
Zugfestigkeit |
Konventionelle Elastizitätsgrenze bis 0,2% |
Dehnung nach dem Bruch A 2)min |
|
Austenitisch |
A1, A2, |
50 |
39 |
500 |
210 |
0,6 d |
|
A3, A4, |
70 |
<243) |
700 |
450 |
0,4 d |
|
|
A5 |
80 |
< 243) |
800 |
600 |
0,3 d |
1) Die Zugfestigkeit wird anhand des tragenden Querschnitts berechnet.
2) Diese wird gemäß § 6.2.4 der ISO-Norm 3506-1:1997 entsprechend der tatsächlichen Länge der Schraube und nicht anhand einer vorbereiteten Probe bestimmt; d ist der Nenndurchmesser des Gewindes.
3) Die mechanischen Eigenschaften der Befestigungselemente mit einem Gewindenenndurchmesser d > 24 mm müssen zwischen dem Kunden und dem Lieferanten vereinbart werden und mit der Art und Güteklasse entsprechend dieser Tabelle gekennzeichnet werden.
Mindestbruchdrehmoment MBmIn Schraube aus austenitischem Stahl M1,6 bis M16 (Grobgewinde)
Die Mindestwerte für die Bruchdrehmomente von Verbindungselementen aus martensitischem und ferritischem Stahl müssen zwischen dem Kunden und dem Lieferanten vereinbart werden.
|
Gewinde |
Bruchdrehmoment MBmin.... Nm |
||
|
Güteklasse |
|||
|
50 |
70 |
80 |
|
|
M 1,6 |
0,15 |
0,2 |
0,24 |
|
M 2 |
0,3 |
0,4 |
0,48 |
|
M 2,5 |
0,6 |
0,9 |
0,96 |
|
M 3 |
1,1 |
1,6 |
1,8 |
|
M 4 |
2,7 |
3 ,8 |
4,3 |
|
M S |
5,5 |
7,8 |
8,8 |
|
M 6 |
9,3 |
13 |
15 |
|
M 8 |
23 |
32 |
37 |
|
M 10 |
46 |
65 |
74 |
|
M 12 |
80 |
110 |
130 |
|
M 16 |
210 |
290 |
330 |
Für Muttern (Typ 1):
Anwendungsbereich
Die folgenden mechanischen Eigenschaften gelten für Muttern:
- mit einem Gewindenenndurchmesser (d) bis einschließlich 39 mm
- mit metrischem ISO-Dreiecksgewinde
- mit beliebiger Form
- mit Überhangmaßen wie in ISO 272 angegeben
- deren Nennhöhe gleich oder größer ist als 0,5 d.
Diese gelten nicht für Muttern mit besonderen Eigenschaften, wie etwa:
- Bremsfähigkeit;
- Schweißbarkeit
Mechanische Eigenschaften der Mutter aus austenitischem Edelstahl
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
||||
|
|
A1 A2, A3 A4 , A5 |
50 |
025 |
<39 |
500 |
250 |
|
|
|
|
|
|||
|
80 |
040 |
<241) |
800 |
400 |
||
|
1) Die mechanischen Eigenschaften von Verbindungselementen mit einem Gewindenenndurchmesser (d) > 24 mm müssen zwischen dem Kunden und dem Lieferanten vereinbart und mit der Stahlsorte und Güteklasse gemäß dieser Tabelle gekennzeichnet werden. |
||||||
Für Schauben ohne Kopf (Gewindestifte):
Torsionsprüfung von Gewindestiften mit Innensechskant:
Gewindestifte mit Innensechskant müssen die folgenden Anforderungen an Drehmomente erfüllen:
Wert der Torsionsdrehmomente
|
|
|
|
||||
|
Güteklasse |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
1,6 |
2,5 |
3 |
3 |
2,5 |
0,03 |
0,05 |
|
|
|
|||||
|
2,5 |
4 |
4 |
5 |
4 |
0,18 |
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
5 |
6 |
8 |
6 |
0,8 |
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
8 |
8 |
10 |
8 |
3 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
12 |
12 |
16 |
12 |
14 |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
20 |
20 |
25 |
20 |
63 |
105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
30 |
30 |
35 |
30 |
200 |
332 |
Torsionsfestigkeit:
Blechschrauben aus rostfreiem Stahl müssen en eine derartige Torsionsfestigkeit aufweisen, dass das Drehmoment, das zur Herbeiführung eines Bruches führt, gleich oder höher ist, als die in der folgenden Tabelle für die jeweilige Güteklasse angegebenen Mindestdrehmomentwerte:
Mindestbruchdrehmoment
|
|
|
||||
|
Güteklasse |
|||||
|
|
|
|
|
||
|
ST 2,2 |
0,38 |
0,48 |
0,54 |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
||
|
ST 2,9 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ST 3,5 |
1,7 |
2,2 |
2,4 |
2,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ST 4,2 |
2,8 |
3,5 |
3,9 |
4,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ST 5,5 |
6,9 |
8,7 |
9,7 |
10,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ST 8 |
23,5 |
29,4 |
32,9 |
36,5 |
Fähigkeit zur Gewindeformung:
Blechschrauben aus Edelstahl müssen ein entsprechends Gewinde bilden, ohne ihr eigenes Gewinde zu verformen, und zwar gemäß den folgenden Anforderungen:
Die beschichtete oder unbeschichtete Schraube muss in eine Platte eingeschraubt werden, bis ein ganzes Gewinde vollständig durch sie hindurchgeht.
Bei Schrauben aus austenitischen und ferritischen Stählen muss die Platte aus einer Aluminiumlegierung mit einer Härte von zwischen 80 HV 30 und 120 HV 30 bestehen.
Bei Schrauben aus martensitischen Stählen sollte die Platte einen Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,23 % und eine Härte zwischen 125 HV 30 und 165 HV 30 haben.
Die Dicke der Platten und die Größe des Vorlochs müssen den in der folgenden Tabelle angegebenen Werten entsprechen:
|
Gewinde |
Dicke der Textplatte (mm) |
Durchmesser des Lochs (mm) |
||
|
min. |
max. |
min. |
max. |
|
|
ST 2,2 |
1,17 |
1, 30 |
1,905 |
1,955 |
|
ST 2,6 |
1,17 |
1,30 |
2,185 |
2,235 |
|
ST 2,9 |
1,17 |
1,30 |
2,415 |
2,465 |
|
ST 3,3 |
1,17 |
1,30 |
2,68 |
2,73 |
|
ST 3,5 |
1,85 |
2,06 |
2,92 |
2,97 |
|
ST 3,9 |
1,85 |
2,06 |
3,24 |
3,29 |
|
ST 4,2 |
1,85 |
2,06 |
3,43 |
3,48 |
|
ST 4 ,8 |
3,10 |
3,23 |
4,015 |
4 ,065 |
|
ST 5,5 |
3, 10 |
3.23 |
4,735 |
4,785 |
|
ST 6,3 |
4 ,67 |
5,05 |
5,475 |
5,525 |
|
ST 8 |
4,67 |
5,05 |
6,885 |
6,935 |
Austenitische Edelstähle mit besonderer Beständigkeit gegen Chlorkorrosion
(Auszüge aus EN 10088-1:1995)
Das Risiko von Brüchen an Schrauben und Bolzen infolge von Korrosionen durch Chlor (z.B. in Hallenbädern) kann durch die Verwendung der in der folgenden Tabelle aufgeführten Materialien verringert werden:
|
Austenitischer Edelstahl (Symbol und Nummerierung des Materials) |
Chemische Zusammensetzung %(m/m) |
|||||||||
|
.C |
Si |
Mn max. |
P |
S max. |
N |
Cr |
Mo |
Ni |
Cu |
|
|
X2CrNiMoN17-13-5 (1.4439) |
0,03 |
1,0 |
2,0 |
0,045 |
0,015 |
0,12 bis 0,22 |
16,5 bis 18,5 |
4,0 bis 5,0 |
12,5 bis 14,5 |
|
|
X1NiCrMoCu25-20-5 (1.4539) |
0,02 |
0,7 |
2,0 |
0,030 |
0,010 |
< 0,15 |
19,0 bis 21,0 |
4,0 bis 5,0 |
24,0 bis 26,0 |
1,2 bis 2,0 |
|
X1NiCrMoCuN25-20-7 (1.4529) |
0,02 |
0,5 |
1,0 |
0,030 |
0,010 |
0,15 bis 0,25 |
19,0 bis 21,0 |
6,0 bis 7,0 |
24,0 bis 26,0 |
0,5 bis 1,5 |
|
X2CrNiMoN22-5-31) |
0,03 |
1,0 |
2,0 |
0,035 |
0,015 |
0,10 bis 0,22 |
21,0 bis 23,0 |
2,5 bis 3,5 |
4,5 bis 6,5 |
|
|
1) Für austenitisch-ferritischen Stahl |
||||||||||
Mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen; Anwendung bei niedrigen Temperaturen
HINWEIS: Wenn die Stehbolzen und Schrauben korrekt berechnet werden, erfüllen die entsprechenden Muttern automatisch die Anforderungen. Bei Anwendungen mit hohen oder niedrigen Temperaturen ist es jedoch ausreichend, nur die mechanischen Eigenschaften der Schrauben und Stehbolzen zu berücksichtigen.
Der untere Durchflussgrenzwert oder die konventionelle Dehngrenze liegt bei hohen Temperaturen bei 0,2 %.
Die in der folgenden Tabelle angegebenen Werte dienen der Information. Die Nutzer sollten sich bewusst sein, dass die Traglasten, denen die zusammengesetzten Verbindungselemente und die Umgebung ausgesetzt sind, aufgrund der aktiven Chemie erheblich variieren können. Bei schwankenden Traglasten und langen Betriebszeiten bei hohen Temperaturen oder wenn die Möglichkeit einer verstärkten Korrosion besteht, sollte der Nutzer den Hersteller konktaktieren.
Für die untere Fließgrenze (ReL) und die Elastizitätsgrenze von 0,2 % (Rp 0,2) bei hohen Temperaturen, den Angaben im Prozentsatz der Grenzen bei Raumtemperatur, siehe Tabelle F.1.
Tabelle C.1 Einfluss der Temperatur auf ReL und Rp0,2
|
Stahlsorte |
ReL und Rp0,2% |
||||
|
Temperatur |
|||||
|
+100°C |
+200°C |
+3oo•c |
+4oo°C |
||
|
A 1 A4 |
85 |
80 |
75 |
70 |
|
|
C1 |
95 |
90 |
80 |
65 |
|
|
C3 |
90 |
85 |
80 |
60 |
|
|
HINWEIS: nur für Güteklasse 70 und 80. |
|
||||
Tabelle C.2 Anwendung von Schrauben und Bolzen aus Edelstahl bei niedrigen Temperaturen (nur austenitischer Stahl)
|
Stahlsorten |
Untergrenze für die Betriebstemperature bei Dauerbetrieb |
|
|
A2 |
- 200 °C |
|
|
A4 |
Schrauben 1) |
- 60°C |
|
Stehbolzen |
- 2oo°C |
|
|
1) In Verbindung mit dem Legierungselement Mo verringert sich die Stabilität des Austenits und die Übergangstemperatur wird auf höhere Werte angehoben, wenn bei der Herstellung ein hoher Anteil an Verformung auf das Verbindungselement ausgeübt wird. |
||
Beispiele für die Auswahl von Edelstahlsorten je nach Atmosphäre
|
Güteklassen |
Atmosphären |
|||||||
|
Außen |
Innen |
|||||||
|
Ländlich, nicht verschmutzt |
Gewöhnliche Industrieumgebung11 |
Maritim |
Gemischt |
Trocken |
Feucht, nicht verschmutzt |
Aggressiv |
||
|
Austenitisch |
A1 A2 A4 |
0 0 0 |
N 0 2) 0 |
N N 0 |
N N 0 |
0 0 0 |
N 0 2) 0 |
2)
2) 2) |
|
Martensitisch |
C1 C3 C4 |
0 |
N 0 N |
N N N |
N N N |
000 |
0 2) |
2) 2) 2) |
|
Ferritisch |
F1 |
0 |
0 |
N |
N |
0 |
0 |
2) |
|
1) SI sehr aggressive Industrieatmosphäre, den Hersteller kontaktieren. 2) Hersteller kontaktieren 0 = Benutzung möglich N = Sorte für Umgebung nicht geeignet |
||||||||
Die obige Tabelle dient lediglich der Veranschaulichung. Für Sonderfälle ist es erforderlich, einen Fachmann zu Rate zu ziehen.
Definition von Atmosphären:
Innen
trocken: saubere Räume mit niedriger bis mittlerer Luftfeuchtigkeit.
nicht verschmutzt, feucht: Räume mit hoher Luftfeuchtigkeit
aggressiv: Atmosphäre mit korrosiven Stoffen, auch nur zeitlich begrenzt.
Außen
ländlich nicht verschmutzt: Außenseite von Gebäuden auf dem Land, wenn kein Niederschlag von ätzenden Stoffen vorhanden ist.
gewöhnliche Industrieumgebung: Außerhalb von Gebäuden, die sich in einem industriellen Umfeld befinden. Vorhandensein von Gas und Dämpfen, welche die Aggressivität der Atmosphäre erheblich erhöhen, ohne einen hohen Gehalt an bestimmten chemischen Verbindungen aufzuweisen.
maritim: Außerhalb von Gebäuden, die sich am und auf dem Meer befinden; hiervon ausgeschlossen sind Bedingungen, bei denen ein direkter Angriff durch Meerwasser stattfindet.
gemischt: Ein Milieu, das der Gleichzeitigkeit einer Meeres- und Industrieatmosphäre entspricht.
URANUS B6 - EDELSTAHL 904L
L'Uranus® B6 (Edelstahl 904L) wurde Ende der 1960er Jahre auf Anfrage von Düngemittelanwendern entwickelt, deren Werkzeuge schnell korrodierten. So wurde der Edelstahl 904L entwickelt, der sich zudem auch als korrosionsbeständig gegen Schwefelsäure erwies. Edelstahl 904L ist eine „superaustenitische“ Sorte, sein Gehalt an Chrom (20%), Molybdän (4,3%) und Kupfer (1,5%), kombiniert mit einem hohen Nickelgehalt (25%) macht den Edelstahl 904L zu einer Referenz in aggressiven Umgebungen, wie z. B. stark chlorierte Umgebungen (Salzlaugen, Meerwasseraufbereitung), wo hohe lokale Korrosionsrisiken durch Lochfraß und Spaltkorrosion bestehen. Edelstahl 904L ist nicht magnetisch und besitzt eine gute Schweißbarkeit. Es wird häufig in Schrauben und Bolzen in Form von Metallschrauben, Muttern, Unterlegscheiben, Gewindestangen usw. verwendet.
Chemische Zusammensetzung
|
904L |
C |
Mn |
Si |
P |
S |
Cr |
Mo |
Ni |
Cu |
|||
|
Min |
- |
- |
- |
- |
- |
19.0 |
4.0 |
23.0 |
1.0 |
|||
|
Max |
0.020 |
2.00 |
1.00 |
0.045 |
0.035 |
23.0 |
5.0 |
28.0 |
2.0 |
KORROSIONSBESTÄNDIGKEIT
Obwohl 904L Edelstahl aufgrund seiner Beständigkeit gegen Schwefelsäure entwickelt wurde, weist er auch in verschiedenen aggressiven Umgebungen eine starke Korrosionsbeständigkeit auf. Sein PREN-Index (Pitting Resistance Equivalence Number) von mindestens 35 ermöglicht es, zufriedenstellende Anwendungen in warmem Meerwasser und in Umgebungen, die reich an Chlor, Chloriden und Chloraten sind, in Betracht zu ziehen. Es wird besonders in öffentlichen Schwimmbädern empfohlen. Sein hoher Nickelgehalt verleiht ihm eine viel bessere Beständigkeit gegen Risskorrosion als herkömmliche austenitische Typen (304 oder 316). In Gegenwart von Salpetersäure ist 904L weniger widerstandsfähig als 304L. Im Prinzip kann gesagt werden, dass 904L Zwischeneigenschaften zwischen Standard-Edelstählen wie 316 L und Super Duplex aufweist.
VERWENDUNG
• Anlagen zur Säureproduktion
• Zellstoffherstellung
• Anlagen zur Meerwasseraufbereitung
• Installation von Pools
• Offshore-Plattformen
• Erdölraffinierungsanlagen
Alternative zu Edelstahl 904L
|
316L |
Niedrigere Kosten, höhere Verfügbarkeit, aber geringere Korrosionsbeständigkeit |
|
F44 1.4547 |
Bessere Beständigkeit gegen Korrosion durch die bei Muttern und Schrauben selten vorkommenden Lochfraß oder Spaltkorrosion |
|
Duplex 2205 |
Eine ähnliche Korrosionsbeständigkeit bei höheren mechanischen Eigenschaften. Höhere Kosten als bei 904 L und Nutzungsbeschränkung bei 300°C. |
|
Super Duplex |
Höhere Korrosionsbeständigkeit und überlegene mechanische Eigenschaften. Höhere Kosten als beim 904 L. |
BESTÄNDIGKEIT DES EDELSTAHLS GEGEN SALZSPRÜHNEBEL
Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl kann nicht mit einem Test in der Salzsprühkammer bestimmt werden. In der Tat wurde diese Art von Test entwickelt, um Defekte in der Dicke von Beschichtungen zu identifizieren, die auf Metallteile (wie z. B. galvanisch verzinkte oder organische Beschichtungen) aufgebracht werden.
Montageelemente aus Edelstahl, die einem BS-Kammertest ausgesetzt wären, würden auf jeden Fall dauerhaft rosten. Tatsächlich zerstört Salznebel die Chromoxidschicht auf der Oberfläche der Schraube und kontinuierliches Sprühen verhindert, dass sie sich erneut bildet. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, die Korrosionsbeständigkeit einer Edelstahlschraube mit der einer organisch beschichteten Schraube zu vergleichen.
Darüber hinaus kennen wir keine Norm, welche die Prüfung von Montageelementen aus Edelstahl in einer BS-Kammer erfordern würde. Ein Montageelement aus austenitischem Edelstahl, das in Kontakt mit Sauerstoff einen Chromoxidfilm entwickelt hat, weist eine höhere Korrosionsbeständigkeit auf als ein niedriglegiertes Stahlelement (selbstredend mit einer galvanisch verzinkten oder organischen Beschichtung).
