Zwei Güten, mehrere Bezeichnungen: 304, 304L, 316L
Die austenitischen nichtrostenden Stähle 304 und 316L sind die am weitesten verbreiteten für gefräste und gedrehte Teile, Bleche und Baugruppen. Ihr Name ändert sich je nach Norm: die amerikanische Bezeichnung AISI (304, 316L) und die europäische Bezeichnung der EN 10088, per Nummer (1.4301 …) oder per chemischer Zusammensetzung. Bei einer Fertigung in Europa steht in der Regel die EN-Bezeichnung auf dem Materialzeugnis: Führen Sie sie auf Ihrer Zeichnung an oder vermerken Sie „Gleichwertiges zulässig“.
| Gängige Güte | EN-Bezeichnung | Zusammensetzung (Bereiche der Norm) | Besonderheit |
|---|---|---|---|
| 304 | 1.4301 (X5CrNi18-10) | etwa 18 % Chrom, 8 bis 10,5 % Nickel | Referenzgüte |
| 304L | 1.4307 (X2CrNi18-10) | wie oben, Kohlenstoff auf 0,03 % begrenzt | Kohlenstoffarme Variante, fürs Schweißen |
| 316 | 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2) | etwa 17 % Chrom, 10 bis 13 % Nickel, 2 bis 2,5 % Molybdän | Molybdänhaltige Güte |
| 316L | 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2) | wie oben, Kohlenstoff auf 0,03 % begrenzt | Kohlenstoffarme Variante, die gängigste |
Das „L“ steht für low carbon. Die Dichte beträgt etwa 7,9 g/cm³ bei 304 und 8,0 g/cm³ bei 316L: Bei gleichem Volumen ist die Masse nahezu identisch, und das Tool zur Massenberechnung liefert Ihnen das Gewicht des Rohteils. Beide Güten sind im geglühten Zustand nicht magnetisch, können aber nach Kaltverformung leicht magnetisch werden: Mit einem Magneten lassen sie sich daher nicht unterscheiden.
Im geglühten Zustand haben beide Güten ähnliche mechanische Kennwerte (eine Mindeststreckgrenze in der Größenordnung von 200 MPa bei hoher Dehnung): Unterschieden wird daher selten nach Festigkeit, sondern nach Korrosionsbeständigkeit. Keine der beiden lässt sich durch Härten vergüten; nur die Kaltverfestigung erhöht ihre Härte. Für hohe Härte muss man auf andere Edelstahlfamilien zurückgreifen, insbesondere martensitische.
Molybdän und Chloridbeständigkeit
Edelstahl widersteht der Korrosion dank einer extrem dünnen Chromoxidschicht, die sich an der Luft neu bildet. Chloridionen (Meersalz, Streusalz, Bleichlauge, zahlreiche Reinigungs- und Desinfektionsmittel) greifen diese Schicht örtlich an und verursachen Lochkorrosion, in Spalten und unter Ablagerungen auch Spaltkorrosion. Das Molybdän im 316L stärkt die Schicht gegenüber diesen Angriffen.
Ein Kennwert erlaubt den Vergleich der Güten: die PREN (pitting resistance equivalent number, Wirksumme), berechnet aus Chrom, Molybdän und Stickstoff. Typische Werte liegen bei etwa 18 bis 20 für 1.4301 und bei 23 bis 26 für 1.4404. Je höher sie ist, desto besser widersteht die Güte bei gleichen Bedingungen der Lochkorrosion.
Was das je nach Einsatz bedeutet
- 304 genügt im Innenbereich, in chloridfreier Atmosphäre: Großküche, Möbel, Abdeckungen, zahlreiche mechanische Teile.
- 316L wird bevorzugt in Küstennähe, im Meeresumfeld, in chemischen und pharmazeutischen Prozessen und überall dort, wo regelmäßig chlorhaltig gereinigt oder desinfiziert wird.
- Über 316L hinaus: Auch er hat seine Grenzen (längeres Eintauchen in Meerwasser, heiße Chloride, enge Spalten). Dann sind Duplexstähle wie 1.4462 oder superaustenitische Güten zu prüfen.
Der Oberflächenzustand zählt ebenso viel wie die Güte: Eine glatte, saubere Oberfläche ist beständiger als eine raue oder verunreinigte.
Zerspanbarkeit: zwei schwierige Güten, 316L etwas mehr
Austenitische Edelstähle lassen sich schwerer zerspanen als Stahl oder Aluminium. Sie verfestigen sich: Der Werkstoff wird unter dem Werkzeug härter, wenn dieses reibt statt zu schneiden. Ihre geringe Wärmeleitfähigkeit konzentriert die Wärme an der Schneidkante, und ihre langen Fließspäne brechen schlecht. Der 316L ist in der Regel etwas anspruchsvoller als der 304: zäher, er verschleißt die Werkzeuge stärker.
Betriebe für CNC-Zerspanung gleichen das durch scharfe, geeignete Werkzeuge, niedrigere Schnittgeschwindigkeiten als bei Stahl, einen ausreichenden Vorschub, um unterhalb der verfestigten Zone zu schneiden, reichlich Kühlschmierung und Spanbruchstrategien aus. Das Ergebnis: längere Taktzeiten und früher gewechselte Werkzeuge, also höhere Zerspanungskosten. Das Tool für die Schnittgeschwindigkeit liefert einen Richtwert zur Berechnung der Drehzahlen.
Die Güte 303 (1.4305), wenn Korrosion nicht kritisch ist
Fürs Drehen und Automatendrehen in Serie bricht eine schwefelhaltige Güte, der 303 (1.4305), die Späne leichter und lässt sich deutlich schneller zerspanen. Dafür ist ihre Korrosionsbeständigkeit geringer (Sulfide begünstigen Lochkorrosion) und vom Schweißen wird abgeraten. Sie ersetzt weder 304 noch 316L bei einem geschweißten oder korrosionsbeanspruchten Teil, kann aber, wenn der Einsatz es zulässt, den Preis senken: Fragen Sie den Betrieb danach.
Schweißbarkeit und Wahl der kohlenstoffarmen Variante
304 und 316L lassen sich sehr gut schweißen, sowohl im WIG- als auch im MAG-Verfahren (siehe den Ratgeber WIG, MIG, MAG oder Stabelektrode). Zwei Punkte verlangen Aufmerksamkeit.
- Sensibilisierung. Zwischen etwa 450 °C und 850 °C kann sich Kohlenstoff mit Chrom verbinden und an den Korngrenzen Karbide bilden; das Metall verarmt rund um die Schweißnaht an Chrom und wird anfällig für interkristalline Korrosion. Die „L“-Varianten (Kohlenstoff höchstens 0,03 %) begrenzen dieses Risiko: Sie sind die natürliche Wahl für geschweißte Teile, besonders dicke. Mit Titan stabilisierte Güten wie 316Ti (1.4571) sind eine weitere Antwort.
- Verzug. Austenitische Stähle dehnen sich um etwa 16 µm pro Meter und Kelvin aus, gegenüber 12 bei Baustahl, und leiten die Wärme dreimal schlechter: Der Schweißverzug ist stärker, was Spannvorrichtungen, eine geeignete Schweißfolge und manchmal weitere Toleranzen erfordert.
Nach dem Schweißen trägt die erwärmte Zone farbige Oxide, die weniger korrosionsbeständig sind als das gesunde Metall. Beizen und anschließendes Passivieren stellen die Schutzschicht wieder her. Werkzeuge, die für Kohlenstoffstahl verwendet wurden (Bürsten, Schleifscheiben), hinterlassen freies Eisen und verursachen Rost: Verlangen Sie ausschließlich für Edelstahl vorgesehene Werkzeuge.
Relativer Preis und Verfügbarkeit
316L kostet im Materialeinkauf mehr als 304: Molybdän und Nickel sind teure Legierungselemente. Stahlhersteller berechnen Legierungszuschläge, die sich jeden Monat ändern: Der Abstand zwischen beiden Güten ist daher nicht konstant, und wir beziffern ihn nicht. Fragen Sie den Preis beider Güten an, statt ihn zu vermuten.
Der Preis des Fertigteils hängt von weit mehr ab als vom Kilopreis des Materials: längere Zerspanungszeit als bei Stahl, Werkzeuge, Schweißverzug, Oberflächenbehandlung, Prüfung. Bei einem kleinen Teil kann der Materialaufpreis von 316L gegenüber den Zerspanungskosten gering bleiben; bei einem großen Blech oder Rohteil fällt er stärker ins Gewicht. Bei der Verfügbarkeit gibt es 304 (oder 304L) und 316L bei den meisten Händlern als Bleche, Stangen, Rohre und Profile; untypische Formate und Sondergüten verlängern die Lieferzeit. Auch die Blechoberfläche spielt eine Rolle: Geschliffen, poliert oder mit Schutzfolie verursacht zusätzliche Kosten, die der Kilopreis nicht zeigt.
Welche Güte für welchen Einsatz?
Die Tabelle fasst die Unterschiede zusammen. Die Entscheidung richtet sich nach der Umgebung des Teils, nicht nach Gewohnheit.
| Kriterium | 304 / 304L | 316L |
|---|---|---|
| Molybdän | Keines | 2 bis 2,5 % |
| Chloride (Salz, chlorhaltige Desinfektionsmittel) | Anfällig für Lochkorrosion | Bessere Beständigkeit |
| Zerspanbarkeit | Schwierig (Kaltverfestigung) | Etwas schwieriger |
| Schweißbarkeit | Sehr gut (L-Variante empfohlen) | Sehr gut |
| Materialpreis | Referenz | Höher, Abstand variabel |
| Typische Einsätze | Innenbereich, Küche, Möbel, Maschinenbau | Maritim, Chemie, Pharma, chlorhaltige Reinigung |
Eine einfache Regel: Gehen Sie von 304 aus (oder von 304L, wenn das Teil geschweißt wird) und wechseln Sie zu 316L, wenn es mit Chloriden, chlorhaltiger Reinigung, Meeresumgebung oder strengeren Korrosionsanforderungen in Berührung kommt. Das ist häufig im Schiffbau und Bootsbau ebenso wie in der Lebensmittelindustrie der Fall, wo die Desinfektionsmittel oft chlorhaltig sind.
Zwei Fälle verlangen Vorsicht. Bei Lebensmittelkontakt geben Sie dies an: Güte, Oberflächenzustand und Ausführung müssen die geltenden Anforderungen erfüllen (Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 über Materialien und Gegenstände, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen). In der Medizintechnik ist die Güte meist durch eine genaue Spezifikation festgelegt: Ersetzen Sie sie nicht ohne Validierung durch eine „Gleichwertigkeit“.
Was Sie in Ihrer Angebotsanfrage angeben sollten
- die genaue Bezeichnung, vorzugsweise nach EN (1.4301, 1.4307, 1.4404 …), oder „304L oder 316L, Gleichwertiges zulässig“;
- die Form des Rohteils: Rundstange, Flachstahl, Blech (Dicke, Oberflächenausführung wie 2B oder geschliffen), Rohr;
- das gewünschte Materialzeugnis (zum Beispiel 3.1 nach EN 10204), das einzige verlässliche Mittel, Güte und Schmelze zu prüfen: Weder Magnet noch Aussehen unterscheiden einen 304 von einem 316L;
- die Umgebung des Teils: Außenbereich, Küstennähe, Reinigungsmittel, Lebensmittelkontakt;
- das mögliche Schweißen, damit der Betrieb die kohlenstoffarme Variante wählt;
- die Oberflächenbehandlungen: Beizen, Passivieren, Elektropolieren, Oberflächengüte (Ra);
- die Toleranzen, die Stückzahlen und die Lieferzeit.
Wenn der Einsatz 316L nicht rechtfertigt, sagen Sie es: Der Betrieb kann dann 304 vorschlagen. Für den Vergleich von Edelstahl mit anderen Werkstoffen siehe den Ratgeber Werkstoffe für zerspante Teile. Auf Meaflow ist es kostenlos und provisionsfrei, eine Anfrage zu veröffentlichen: Sie vergleichen die Angebote mehrerer Betriebe und tauschen sich per Nachricht aus, bevor Sie sich entscheiden.
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Edelstahl 304 und 316L?
Der 316L enthält 2 bis 2,5 % Molybdän, das im 304 fehlt, was seine Beständigkeit gegen Chloride (Salz, Meerwasser, chlorhaltige Desinfektionsmittel) verbessert. Sein Kohlenstoffgehalt ist begrenzt, wie beim 304L. Er ist teurer und lässt sich etwas schwerer zerspanen. Mit einem Magneten lassen sich beide nicht unterscheiden.
Welchen EN-Bezeichnungen entsprechen 304 und 316L?
Der 304 entspricht 1.4301 (X5CrNi18-10) und der 304L 1.4307. Der 316L entspricht 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2). Diese Bezeichnung steht auf dem Materialzeugnis: Übernehmen Sie sie in Ihre Zeichnung oder vermerken Sie „Gleichwertiges zulässig“, wenn mehrere Güten in Frage kommen.
Braucht man 316L für ein Teil im Außenbereich?
Nicht zwangsläufig. In schwach chlorhaltiger Atmosphäre genügt oft der 304. Nahe der Küste, bei Streusalz oder chlorhaltiger Reinigung ist 316L vorzuziehen. Die richtige Wahl hängt von der genauen Umgebung und vom Oberflächenzustand ab: Im Zweifel holen Sie die Einschätzung des Betriebs ein.
Ist 316L schwieriger zu zerspanen als 304?
Ein wenig, ja: Er ist zäher, verfestigt sich und verschleißt die Werkzeuge stärker. Die Betriebe senken die Schnittgeschwindigkeiten und passen den Schnitt an, was die Taktzeiten verlängert. Bei großen Drehstückzahlen ohne Schweißen und mit geringer Korrosionsbeanspruchung kann eine schwefelhaltige Güte wie 303 die Kosten senken.