1,4301 Wärmeausdehnungskoeffizient

Wie groß ist der Wärmeausdehnungskoeffizient von 1.4301?

1.4301 (EN-Bezeichnung von AISI 304, UNS S30400) ist ein austenitischer Edelstahl, dessen kubisch-flächenzentrierte Struktur ihm einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) als ferritische oder Kohlenstoffstähle verleiht. Der mittlere lineare CTE zwischen 20 °C und 100 °C beträgt 17,2 x 10-6 pro K. Ingenieure benötigen diesen Wert für die Berechnung des Ausdehnungsspielraums in Rohrleitungen, Wärmetauschern, Kesseln, Abgassystemen und Präzisionsbaugruppen.

Mittlerer linearer Wärmeausdehnungskoeffizient nach Temperaturbereich

Temperaturbereich	WAK (x10-6 / K)
20-100 Grad C	17.2
20-200 Grad C	17.8
20-300 Grad C	18.4
20-400 Grad C	18.7
20-500 Grad C	19.0
20-600 Grad C	19.4

Bei den Werten handelt es sich um typische Durchschnittskoeffizienten für 1.4301, die mit den physikalischen Eigenschaftsdaten und Mühlendatenblättern gemäß EN 10088-2 veröffentlicht wurden.

Weitere physikalische Eigenschaften von 1.4301

Eigentum	Typischer Wert
Dichte	7,93 g/cm3
Elastizitätsmodul (20 Grad C)	193 GPa
Schmelzbereich	1400-1450 Grad C
Wärmeleitfähigkeit (20 Grad C)	16 W/(m·K)
Spezifische Wärmekapazität	500 J/(kg·K)
Elektrischer Widerstand	0,73 Ohm mm2/m

1.4301 vs. 316: Vergleich der Wärmeausdehnung

Der WAK von 1.4301 ist etwas höher als der von Stahl des Typs 316- (UNS S31600): etwa 17,2 x 10-6/K gegenüber etwa 16,0 x 10-6/K bei 20–100 °C. Bei Baugruppen aus gemischten Materialien muss der Unterschied bei der Gestaltung von Verbindungen und Abständen berücksichtigt werden.

Designimplikationen für Rohrleitungen, Wärmetauscher und Bleche

Da sich austenitische Sorten um etwa 50 % stärker ausdehnen als Kohlenstoffstahl (etwa 12 x 10-6/K), sind bei langen Rohrstrecken Kompensatoren, Bälge oder Schlaufen sowie Gleitstützen erforderlich. Bei Wärmetauschern muss die unterschiedliche Ausdehnung zwischen Rohren und Mantel ausgeglichen werden. Durch ungleichmäßige Erwärmung von 1.4301-Blech entstehen innere Spannungen, die zu Verformungen führen können. Ermöglichen Sie eine Ausdehnung und vermeiden Sie eine schnelle lokale Erwärmung oder Abkühlung.

Hohe-Temperaturgrenzen und Sensibilisierung

1.4301 weist bei intermittierendem Betrieb eine gute Oxidationsbeständigkeit unterhalb von etwa 870 {5}}925 Grad C auf. Bei längerer Einwirkung zwischen 425 °C und 860 Grad C kommt es jedoch zur Ausfällung von Chromkarbid an den Korngrenzen, was die Korrosionsbeständigkeit verringert. Für Dauerbetrieb in diesem Bereich verwenden Sie die kohlenstoffarme Sorte 1.4307 (304L) oder, wenn eine hohe Temperaturfestigkeit erforderlich ist, eine Variante mit kontrolliertem Kohlenstoffgehalt wie 304H (UNS S30409).

FAQ

1. Wie hoch ist der WAK von 1.4301 bei 20–100 °C?

17,2 x 10-6 pro K (mittlerer linearer Koeffizient).

2. Wie schneidet 1.4301 im Vergleich zu Kohlenstoffstahl ab?

Da er sich etwa 50 % stärker ausdehnt als Kohlenstoffstahl, ist der Ausdehnungsausgleich in gemischten Systemen wichtiger.

3. Ist 1.4301 für den Dauereinsatz bei hohen Temperaturen geeignet?

Nicht im Bereich von 425–860 °C, wo eine Sensibilisierung auftritt; Wählen Sie für diesen Service je nach Temperatur 304L, 321 oder 310/310S.

4. Kann die thermische Ausdehnung 1.4301-Bleche verformen?

Ja, eine ungleichmäßige Temperaturverteilung kann innere Spannungen erzeugen und zu Verformungen führen, insbesondere bei dünnen Blechen.

5. Wie wird die Wärmeausdehnung in Rohrleitungen ausgeglichen?

Mit Kompensatoren, Faltenbälgen, Dehnungsschlaufen und Gleitstützen, dimensioniert nach dem WAK des Materials.

6. Wie hoch ist der CTE von 316 zum Vergleich?

Ungefähr 16,0 x 10-6/K bei 20–100 °C, etwas niedriger als 1.4301.