Die Schrauben aus rostfreiem Stahl rosten, wenn der Wärmetauscher bei einer normalen Temperatur von 1000°F (ca. 283°C) arbeitet! Warum ist das so? Es stellt sich heraus, dass bei höheren Temperaturen der thermische Zyklus einen Teil des Edelstahls in nicht rostfreien Stahl verwandelt. Daher müssen Sie bei der Auswahl von Befestigungsmaterialien vorsichtig sein, um Unfälle zu vermeiden.
Hintergrund zu nichtrostendem Stahl:

Laut Definition sollte nichtrostender Stahl mindestens 10,5 % Chrom enthalten, aber die Autoren sind der Meinung, dass der Gehalt immer noch niedrig ist. Um zu verhindern, dass rostfreier Stahl bei Raumtemperatur rostet, sollte der Chromgehalt der Edelstahlmatrix etwa 12 Prozent betragen.
Entgegen der landläufigen Meinung ist rostfreier Stahl nicht immer rostfrei. Durch thermische Wechselbeanspruchung sinkt der Chromgehalt einiger nichtrostender Stähle auf ein Niveau, das sie rosten lässt. Es gibt jedoch viele Arten von rostfreiem Stahl, so dass in der Regel eine dieser Arten für eine bestimmte Anwendung ausgewählt werden kann.

Rostfreier Stahl der Serie 300
Rostfreier Stahl der Serie 300, auch als 18-8-Stahl bekannt, ist das am häufigsten verwendete Material für Verbindungselemente, Fittings, Rohre und Leitungen. Edelstahl des Typs 304 ist das am häufigsten verwendete Material für Verbindungselemente aus Edelstahl. 18-8-Stahl ist der Nennwert des Chrom- und Nickelgehalts von rostfreiem Stahl der Serie 300. Diese Materialien haben eine gute Korrosionsbeständigkeit auf der Oberfläche, aber 304 Edelstahl wird über 850 ° F (ca. 199 ° C) erhitzt werden, aufgrund der Rolle der Kohlenstoffablagerung. Dadurch sinkt der Chromgehalt. Die hohe Temperatur von Chrom und Kohlenstoff kombiniert, um Chromkarbid zu bilden, und Chromkarbid ist nicht rostbeständig. Das Problem kann durch die Verwendung von rostfreiem Stahl 304L gemildert werden, der 1/3 des Kohlenstoffs von rostfreiem Stahl des Typs 304 enthält. Edelstahl 321 oder Edelstahl 347 können die Bildung von Chromkarbid verhindern. Rostfreier Stahl 321 und rostfreier Stahl 347 enthalten Titan bzw. Niob, die in der Natur sehr stabil sind. Da die Affinität von Titan und Niob zu Kohlenstoff größer ist als die von Chrom, bilden sie bei hohen Temperaturen Titankarbid bzw. Niobkarbid mit Kohlenstoff, wodurch das Chrom erhalten bleibt. Zu den nichtrostenden Stählen der Serie 300 für Schrauben in ASTMAl93 gehören die Stähle 304, 321 und 347.

Da die Festigkeit von rostfreiem Stahl der Serie 300 nur während der Kaltverformung erhöht wird, sinkt die Festigkeit des Verbindungselements durch Temperaturwechsel auf einen geglühten Zustand, wenn die Temperaturen 1000°F (ca. 283°C) erreichen. Wenn der Festigkeitsabfall inakzeptabel ist, dann sind auch die stabilen Werkstoffe 321 oder 347 unbefriedigend. Daher müssen andere Werkstoffe in Betracht gezogen werden.

Nichtrostender Stahl der Serie 400
Nichtrostender Stahl der Serie 400 hat einen geringeren Chromgehalt als nichtrostender Stahl der Serie 300, hat aber keine Probleme mit Kohlenstoffablagerungen wie die Serie 300 und kann wärmebehandelt und in Arbeitsumgebungen mit Temperaturen von bis zu 393°C (1200°F) verwendet werden. Aber weil der Chromgehalt nur 12% bis 14% beträgt, wird in einer schweren chemischen Atmosphäre in der Umgebung von Korrosion verwendet werden, und 300 Serie enthält 16% bis 20% Chrom, wird nicht korrodieren. 300 Serie Edelstahl und 400 Serie Edelstahl in der Stärke der gleichen. 300 Serie Edelstahl ist nicht-magnetisch, während 400 Serie Edelstahl ist magnetisch. Nach ASTMF593, 400 Serie Edelstahl in 410, 416 und 430 Serie für Verbindungselemente.

Materialien auf Nickelbasis wie die Inconel-Serie (von Inconel International) oder die Haynes-Serie (von Haynes International) eignen sich hervorragend für Hochtemperaturanwendungen. Die meisten dieser legierten Stähle enthalten mindestens 16 % Chrom und werden als Korrosionsschutz verwendet. Sie können auch wärmebehandelt werden. Der legierte Stahl 718, der bei hohen Temperaturen eine hohe Festigkeit aufweist, ist wahrscheinlich das am häufigsten verwendete Material für Verbindungselemente und wird in der Raumfahrt standardmäßig für feinverzahnte Verbindungselemente verwendet. Es gibt auch Monel (ca. 65 % Nickel und 33 % Kupfer), das ebenfalls für Verbindungselemente verwendet wird, aber eine sehr geringe Festigkeit aufweist. haynes international hat sein Material Haslelloy oder HaynesXX genannt. Inconel und Haynes bieten beide einige der gleichen Werkstoffe für Verbindungselemente an, wie 718 und X-750.

Rostfreier Stahl A-286
Dies ist einer der am häufigsten verwendeten rostfreien Stähle in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Es handelt sich um einen rostfreien Stahl auf Eisenbasis mit 15 % Chrom, der wärmebehandelbar und kalt härtbar ist. Die Zugfestigkeit beträgt 140-180ksi ohne Kaltverfestigung und kann mit Wärmebehandlung und Kaltverfestigung 220ksi erreichen, aber die Dehnung ist für die Ermüdungsbelastung zu gering. Fast alle Lieferanten von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrtindustrie sind in der Lage, A-286-Verbindungselemente zu liefern.

MP35N und MPl59
Die Werkstoffe MP35N und MPl59 von SPS Technologies sind sehr gute Werkstoffe für Anwendungen bei hohen Temperaturen und in korrosiven Umgebungen und enthalten 19 % Chrom. Diese Werkstoffe gelten selbst in der Luft- und Raumfahrtindustrie als teuer, und Waspalloy ist ein weiterer Werkstoff in dieser Gruppe für sehr hohe Temperaturen. Diese Werkstoffe werden nur verwendet, wenn es keine Alternative gibt, und sie sind sowohl teuer als auch nicht leicht erhältlich.

Zusammenfassung
In 1000 °F (283 ° C) Arbeitsumgebung mit 304 Edelstahl ist nicht klug, wie Materialstärke Rückgang in der Nähe der geglühten Zustand akzeptabel, können stabile Materialien wie 321 oder 347 Edelstahl wählen: wie hohe Festigkeit Anforderungen und Umwelt Korrosion ist nicht sehr ernst, können 400 Serie Edelstahl sollte in der Lage sein, die Anforderungen zu erfüllen. Wenn die 300-Serie und 400-Serie Edelstahl kann das Problem nicht lösen, die Verwendung von A-286. Inconel, Haynes, MP35N und MPl59 sind sehr gute Materialien, aber die Kosten sind hoch. Und nicht leicht zu bekommen. Die allgemeine Konstruktionsregel lautet: Verwenden Sie teure Materialien nur dann, wenn es notwendig ist, um eine zufriedenstellende Konstruktionsleistung zu erzielen.