Veröffentlicht am: 18 Juni 2025
Wie hitzebeständig ist Edelstahl?
In Industrieöfen, Abgasanlagen und Turbinen dreht sich alles um die Hitzebeständigkeit. Hier kommt Edelstahl eine besondere Rolle zu. In diesem Blog erzählen wir Ihnen mehr darüber und gehen die folgenden Punkte durch:
- Was genau verstehen wir unter Hitzebeständigkeit?
- Verfärbung, Zunderbildung und mechanische Eigenschaften
- Wie hitzebeständig sind verschiedene Edelstahlsorten?
- Was beeinflusst die Hitzebeständigkeit?
- Edelstahl und Schweißen – funktioniert das?
1. Was verstehen wir unter Hitzebeständigkeit von Edelstahl?
Damit meinen wir den Punkt, an dem HT-Oxidation (= Hochtemperatur-Oxidation) im Edelstahl auftritt. Dies führt zu Verfärbungen, Zunderbildung und einer Abnahme der mechanischen Eigenschaften. Dies kann schon bei ein paar hundert Grad Celsius beginnen, wird aber meist erst ab 400-500 °C problematisch.
Wir meinen damit also nicht den Punkt, an dem Edelstahl schmilzt. Der Schmelzpunkt liegt über 1400 °C (beim Typ 304 zwischen 1400 und 1450 °C), aber der genaue Punkt ist immer noch je nach Edelstahltyp unterschiedlich und hängt von der genauen Zusammensetzung ab.
2. Verfärbung, Zunderbildung und mechanische Eigenschaften
Dank der Zusammensetzung von Edelstahl kann die Oberfläche dieses Metalls eine Chromoxidschicht bilden. Diese Schicht auf der Oberfläche entsteht, wenn Chrom mit Sauerstoff in Kontakt kommt. Diese Schicht schützt den Edelstahl vor Rost und anderen Formen der Korrosion. Bei sehr hohen Temperaturen will sich diese Oxidschicht jedoch verdicken. Auch entstehen neben den Chromoxiden andere Oxidzusammensetzungen, die zu Verfärbungen führen.
Ab einigen hundert Grad nimmt Edelstahl eine gelbliche Farbe an. Mit steigender Temperatur kann sich das Metall auch braun, blau oder violett verfärben. 
Jede Farbe ist eigentlich eine Oxidschicht. Die gelbe Oxidschicht ist nicht so problematisch. Sie sieht man zum Beispiel oft bei Pfannen, die bis etwa 400-500 °C hitzebeständig sind. Wenn der Edelstahl jedoch heißer wird als diese Temperaturen, bilden sich schließlich auch braune, blaue und violette Oxidschichten.
Diese Oxidschichten sind dick, hart und spröde. Durch die kontinuierliche Ausdehnung und Kontraktion bei Temperaturänderungen werden dicke Oxide aus der Schicht freigesetzt. Diese bröckeln wie Schuppen ab, man nennt das auch Zunderbildung.
Allerdings führt die Zunderbildung auch zu Problemen. Indem jedes Mal Oxidschuppen abbröckeln, verringert sich die Dicke des Edelstahls. Ab einem bestimmten Punkt wird der Edelstahl zu dünn, um seine Aufgabe erfüllen zu können. Dadurch nimmt nicht nur die Festigkeit ab, sondern es erhöht sich auch die Korrosionsgefahr. Durch das Abbröckeln der dicken Oxide können sich Risse in den Oxidschichten bilden, die das Eindringen korrosiver Partikel erleichtern und Korrosion verursachen.
Gegen die Verfärbung von Edelstahl kann man nichts tun. Es gibt jedoch verschiedene Edelstahllegierungen, die widerstandsfähiger gegen Zundereffekte sind als die Standard-Edelstahlsorten.
3. Wie hitzebeständig sind verschiedene Edelstahlsorten?
Die folgende Tabelle zeigt ungefähr die Temperatur, bis zu der jede Art von Edelstahl gegen Oxidation und Zunderbildung beständig ist.
| Typ | Schwankende Temperatur (°C) | Kontinuierliche Temperatur °C |
| 304 | 870 | 925 |
| 309 | 980 | 1095 |
| 310 | 1035 | 1150 |
| 316 | 870 | 925 |
| 321 | 870 | 925 |
| 410 | 815 | 705 |
| 416 | 760 | 675 |
| 420 | 735 | 620 |
| 430 | 870 | 815 |
Quelle: Azom.com
Hinweis: Die oben genannten Temperaturen sind ungefähre Angaben unter idealen Bedingungen wie sauberer Luft. Verschmutzte Luft, mechanische Beanspruchung und wechselnde Temperaturen können diese Grenzwerte senken.
Auffällig ist, dass die Edelstahltypen 309 und 310 hervorstechen. Diese Typen haben relativ hohe Anteile an Chrom, Nickel und Kohlenstoff. Diese Elemente stabilisieren die Oxidschicht und bieten somit eine Beständigkeit gegen Zunderbildung bis zu 1000-1100 °C.
Es überrascht nicht, dass der 309 häufig für Abgassysteme, Industrieöfen und Wärmetauscher verwendet wird. Der 310 wird für ähnliche Zwecke verwendet, bei denen noch höhere Temperaturen gelten. 
Nachteilig bleibt, dass die Stärke nach 400-500 °C schnell abnimmt. Dies gilt übrigens nicht nur für die Typen 309 und 310, sondern für alle Edelstahlqualitäten. So ist bei 1000-1100 °C kaum noch die Rede von Festigkeit. Zur Veranschaulichung: Eine Edelstahlplatte mit einer Temperatur von 1000 °C bricht unter ihrem eigenen Gewicht zusammen.
Um die korrosions- und hitzebeständigen Eigenschaften von Edelstahl dennoch nutzen zu können, wird er häufig als Teil eines doppelwandigen Systems eingesetzt. Der Edelstahl absorbiert die Wärme, während ein anderes (und kühleres) Metall für Festigkeit von außen sorgt.
4. Was beeinflusst die Hitzebeständigkeit von Edelstahl?
Verschiedene Faktoren beeinflussen die Hitzebeständigkeit von Edelstahl. Wir besprechen die wichtigsten.
- Atmosphärische Umgebung: Ist die Luft sauber? Die Hitzebeständigkeit ist höher als bei verschmutzter Luft. Schließlich greift Verunreinigung die Chromoxidschicht schneller an.
- Kontinuität der Temperatur: Ist sie konstant hoch oder abwechselnd niedrig und hoch? Mehr Temperaturschwankungen führen eher zu einer HT-Oxidation, was dazu führt, dass dicke Oxide häufiger abbröckeln können. Daher ist die Hitzebeständigkeit bei vielen Temperaturschwankungen geringer.
- Spannung und Belastung: Bei starker Belastung des Edelstahls kommt es auch bei hohen Temperaturen schneller zu Kriechvorgängen (=langsame Verformung). Es ist auch möglich, dass ungleichmäßige Erwärmung zu Wärmeausdehnung und in der Folge zu Rissen führt. Wenn also Ihr Edelstahl bestimmte Festigkeitsanforderungen erfüllen muss, werden Sie automatisch durch die Höhe der Temperatur begrenzt.
- Die Gefahr der Sigma-Phasenbildung. In der Sigma-Phase bilden sich kleine Partikel in der Kristallstruktur des Materials, da sich Chrom- und Eisenatome zu Partikeln verbinden. Dies geschieht bei Temperaturen um 450 und 850 °C. Sigma-Phasen sind harte, spröde intermetallische Verbindungen, die die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls verringern.
5. Welchen Einfluss hat das Schweißen auf Edelstahl?
Natürlich wird Edelstahl auch beim Schweißen erhitzt. Dies ist jedoch einmalig und von kurzer Dauer. Was ist in diesem Fall ratsam? Das hängt von der genauen Anwendung des Edelstahls ab. Im Allgemeinen wird jedoch häufig Folgendes verwendet:
Ein Standard-Edelstahl 304 ist - unter normalen Bedingungen - beständig gegen Korrosion und hohe Temperaturen (ca. 850 °C). Sobald Sie dieses Material jedoch schweißen, besteht die Gefahr der interkristallinen Korrosion. Diese Form der Korrosion tritt dann direkt neben der Schweißnaht auf. Diese Zone wird auch als Wärmeeinflusszone (abgekürzt WEZ) bezeichnet. In einem solchen Fall ist der 304L (Low Carbon) eine bessere Alternative. Die Hitzebeständigkeit dieses Typs ist jedoch geringer (400-450 °C).
Für eine Alternative, die eine ähnliche Korrosions- und Wärmebeständigkeit wie der Standard-Edelstahl 304 aufweist und leicht schweißbar ist, kommen wir zum titanstabilisierten 304. Er wird auch 304Ti oder 321 genannt.
Dies gilt auch für Edelstahl 316, 316L und 316Ti.
Benötigen Sie eine höhere Hitzebeständigkeit und müssen Sie auch schweißen? Dann kommt man um Edelstahl 309 und 310 oftmals nicht herum. Sie müssen allerdings mit angepassten Parametern und geeigneten Schweißzusätzen (wie z.B. ER309 und ER310) schweißen.
Fragen zur Hitzebeständigkeit von Edelstahl?
In diesem Blog haben wir über die Hitzebeständigkeit von Edelstahl gesprochen. Sie erfuhren, was mit hitzebeständig gemeint ist, was dies beeinflusst, welche Folgen (zu) hohe Temperaturen haben können und bis zu welchen Temperaturen gängige Edelstahlsorten tatsächlich hitzebeständig sind.
Es bleibt jedoch ein komplexes und umfangreiches Thema. Wir haben versucht, alles so klar wie möglich zu formulieren, aber es ist möglich, dass einige Nuancen verloren gegangen sind. Verwenden Sie diesen Artikel daher nur als Leitfaden. Ziehen Sie immer einen Metallurgen hinzu, um sicherzustellen, dass Sie den richtigen Edelstahl auswählen.
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