In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf das wahre Arbeitstier unter den korrosionsbeständigen Stählen: den Werkstoff 304 Edelstahl. Was verbirgt sich dahinter und warum besteht über 50 % der weltweit produzierten Edelstähle aus der Güte 304? Wo liegen seine Stärken und wann empfiehlt sich ein anderes Material für Ihre individuell gelaserten Bauteile? Lesen Sie weiter!

Was ist 304 Edelstahl

304 ist keine Vorwahl, sondern bezeichnet die „Güteklasse“ des Stahls, wobei die 3xx-Serie angibt, dass es sich um einen austenitischen Edelstahl handelt. Da es mehrere hundert verschiedene Edelstahlsorten gibt, die sich nur durch wenige Prozent verschiedener Legierungselemente unterscheiden, war es wichtig, sie mit Modellnummern zu kennzeichnen, anstatt etwa zu sagen: „Dieser hat 0,1 % mehr Chrom als der normale Edelstahl.“

Durch seine chemische Zusammensetzung ist 304 eine Legierung, die witterungsbeständig, sehr fest und dennoch duktil genug ist, um unter Druck nicht zu brechen, und sich zudem gut schweißen lässt. Darüber hinaus ist er relativ einfach zu formen (ideal für Blechbiegen), besitzt eine hohe Zugfestigkeit und überzeugt durch eine ansprechende Optik nach der Reinigung.

304-Edelstahlteil mit ¼”-Bohrungen nach dem Entgraten

Technische Daten von 304 Edelstahl

Ob Sie ihn nun als ASTM A-240, ASME SA-240, UNS S30400 oder einfach als 304 Edelstahl kennen – die wichtigsten Bestandteile sind Kohlenstoff und Eisen, aus denen jeder Stahl gefertigt wird. Die besonderen Eigenschaften des Edelstahls resultieren hauptsächlich aus dem Zusatz von Chrom und Nickel, ergänzt durch Mangan (Mn), Silizium (Si), Stickstoff (N), Phosphor (P) und Schwefel (S).

Als Vertreter der austenitischen Familie ist 304 im Allgemeinen weniger magnetisch als ferritische Edelstähle, dafür aber besser verformbar und korrosionsbeständiger als martensitische Güten. Duplex- und ausscheidungshärtende Stähle vervollständigen die Familie, sind jedoch eher exotisch und teuer und daher Spezialanwendungen vorbehalten.

304 gilt technisch als „kohlenstoffarm“, da der Kohlenstoffgehalt unter 0,25 % liegt. Das erleichtert die Kaltumformung im Vergleich zu höher legierten Sorten wie Werkzeug- oder Federstahl erheblich.

Aussehen

Nach dem Entgraten zeigt 304 im Walzzustand eine gebürstete Oberfläche.

Da 304 Edelstahl korrosionsbeständig ist (oder für unsere Experten aus dem Militärbereich: „rostfrei“), ist keine zusätzliche Schutzschicht wie Verzinken oder Beschichten erforderlich. Das ist ein Vorteil, denn die feine Kornstruktur ermöglicht mit geringem Aufwand eine gleichmäßige Oberflächenoptik. Mit entsprechender Nachbearbeitung kann 304 zudem hochglänzend poliert oder durch gezielte Wärmeeinwirkung blau angelassen werden.

Die gezielte Anwendung von Hitze mit einer Lötlampe oder beim Schweißen kann optisch ansprechend wirken.

Natürlich kann 304 auch lackiert werden oder Sie nutzen unseren Pulverbeschichtungsservice für eine dauerhafte und farbenfrohe Oberfläche.

Faserlaser-Schneiden von 304 Edelstahl

Von dünnsten Blechen (0,76 mm) bis hin zu Platten mit ½” Stärke setzen wir bei SendCutSend Faserlaser ein, um individuelle Zuschnitte mit einer Toleranz von lediglich 0,13 mm zu fertigen.

Das ist ein extrem schmaler Schnittspalt!

Faserlaser bieten den schmalsten Schnitt aller unserer Maschinen und liegen typischerweise unter 0,25 mm, sodass sich selbst in ½”-Platten Löcher mit einem Durchmesser von nur 5 mm realisieren lassen. Details zu den minimalen Loch-, Steg- und Randmaßen je Dicke finden Sie auf der 304 Werkstoffseite.

Stärken von 304 Edelstahl

Kosten

Das mag zunächst überraschen, da 304 als relativ teuer gilt. Doch dank der großen Produktionsmenge (über 50 % ALLER Edelstähle sind 304) können nur wenige Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften mithalten. Bei einem hochgeladenen Bauteil zur Sofortpreisermittlung war 304 etwa 46 % günstiger als 316 Edelstahl, 300 % günstiger als Carbonfaser und 500 % günstiger als Titan – jeweils bei identischer Geometrie und Dicke.

Korrosions- & Chemikalienbeständigkeit

Durch die Bildung einer Chromoxidschicht an der Oberfläche ist 304 nicht anfällig für Rost (Eisenoxidbildung und -abblättern) wie herkömmlicher Stahl, sodass keine zusätzliche Lackierung oder Schutzschicht nötig ist. Deshalb eignet sich 304 auch hervorragend für stark beanspruchte Bereiche wie Handläufe, ohne dass die Oberfläche abnutzt.

Zudem wird 304 häufig im Behälterbau und in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, da er den meisten organischen Säuren widersteht.

Zugfestigkeit

Kennen Sie die Werbung, in der zwei LKWs an einer Kette ziehen, um zu sehen, wer stärker ist? Die Kette wird dort auf Zug beansprucht. Wäre sie aus 304 Edelstahl, würde sie nicht nur rostfrei bleiben, sondern durch ihre hohe Zugfestigkeit vermutlich auch nicht reißen – und die neuen LKWs verschonen.

Hitzebeständigkeit

Im Unterschied zu teureren Werkstoffen wie Carbonfaser, Titan oder sogar Aluminium hält 304 extrem hohen Temperaturen stand – bis zu 870 °C im Dauerbetrieb und schmilzt erst bei etwa 1400 °C.

Schweißbarkeit

304 lässt sich dank einfacher Vorbereitung und hoher Festigkeit der Schweißnähte hervorragend schweißen.

Die Laserschneidkante, hier vor dem Entgraten, benötigt kaum bis gar keine Vorbereitung vor dem Schweißen.

Nahezu alle Lichtbogen-Schweißverfahren (TIG, MIG, MMA oder SA) sind möglich. Als Zusatzwerkstoffe sind ER308L und ER309 bei reinen Edelstahlanwendungen üblich. Für Verbindungen zwischen Baustahl und Edelstahl bietet sich ein E70S2- oder 312-Zusatz an. Achtung: Die Wärmeeinbringung (HAZ) sollte möglichst gering gehalten werden, um Verzug zu vermeiden.

Zerspanbarkeit

Bei den Edelstählen wird vor allem 303 häufig zerspant, aber durch seine weite Verbreitung wird oft auch 304 verwendet. Wichtig ist dabei, für Edelstahl separate und sehr scharfe Werkzeuge zu nutzen, da das Material sonst schmiert statt sauber zu schneiden und Werkzeugbruch droht. Da 304 zudem leicht verfestigt, ist die Kaltumformung schwieriger als bei Baustahl, aber mit den richtigen Verfahren problemlos möglich.

Schwächen von 304 Edelstahl

Kosten

Ja, Sie haben richtig gelesen: Kosten tauchen hier auch als Schwäche auf. Wenn Sie jedoch die besonderen Materialeigenschaften von 304 benötigen, gibt es kaum eine wirtschaftlichere Alternative.

Verzug

Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit und des hohen Ausdehnungskoeffizienten (d. h. es kühlt langsam ab und dehnt sich beim Erwärmen stark aus) ist Edelstahl erheblich anfälliger für Verzug als Baustahl.

Chloridbelastete Umgebungen

In aggressiven Chloridlösungen oder salzhaltigen Umgebungen (z. B. an der Küste oder auf gesalzenen Straßen) kann 304 Lochkorrosion entwickeln, die die Chromoxidschicht durchdringt und sich darunter weiter ausbreitet.

Typische Anwendungen von 304 Edelstahlblech

Dank seiner günstigen Werkstoffeigenschaften und der guten Bearbeitbarkeit ist 304 Edelstahl in vielen Branchen allgegenwärtig. Er wird oft als „lebensmittelechter Edelstahl“ bezeichnet, wobei die bekannte 18/8-Kennzeichnung auf den Chrom- und Nickelgehalt der Legierung hinweist.

304 ist auch das bevorzugte Material für viele Zieh-, Umform- und Drückprozesse, etwa bei Rohren, Behältern, Wärmetauschern und Trichtern.

Weitere, eher spezialisierte Anwendungen sind ultrahochvakuumgeeignete Komponenten, hydrogeformte Bälge und sogar nukleare Behälter.