Roestvast staal 303 of 316L voor microonderdelen: bewerkbaarheid, corrosie en kosten

Twee roestvaste staalsoorten dekken de meeste microonderdelen. 303 is de automatenkeuze. 316L is de corrosiebestendige keuze voor medisch gebruik en vloeistofcontact. Ze zien er hetzelfde uit op een tekening waarop alleen “roestvast staal” staat, en liggen ver uiteen in prijs, bramen, snijsnelheid en toepassingsgebied. Vroeg tussen beide kiezen en de kwaliteit en norm op de tekening zetten, voorkomt een offerte die moet gokken. De gids over materialen voor microbewerking plaatst beide in de context van andere metalen en kunststoffen.
Samenstelling en wat die doet
Beide zijn austenitische roestvaste staalsoorten met ongeveer 17 tot 19 procent chroom voor de passieve film. De verschillen zijn klein in getal en groot in effect.
| Element | 303 (UNS S30300) | 316L (UNS S31603) | Effect |
|---|---|---|---|
| Chroom | 17 tot 19 procent | 16 tot 18 procent | Passieve film, algemene corrosiebestendigheid |
| Nikkel | 8 tot 10 procent | 10 tot 14 procent | Stabiliteit van austeniet, taaiheid |
| Molybdeen | Spoor tot 0.6 procent | 2 tot 3 procent | Weerstand tegen put- en spleetcorrosie |
| Zwavel | 0.15 procent minimum | 0.03 procent maximum | Spaanbreking bij 303, gevoeligheid voor putjes |
| Koolstof | 0.15 procent maximum | 0.03 procent maximum | Laag koolstofgehalte bij 316L beperkt sensibilisatie |
Typische normbereiken ter oriëntatie. Het certificaat en de norm zijn leidend.
Zwavel is het sleutelverschil. Bij 303 vormt het mangaansulfide-insluitsels die spanen breken en wrijving verminderen. Bij 316L wordt zwavel laag gehouden om corrosiebestendigheid en taaiheid te behouden, en het metaal wordt taai.
Bewerkingsgedrag op microschaal
| Eigenschap | 303 | 316L |
|---|---|---|
| Bewerkbaarheidsindex, ten opzichte van automatenstaal | Ongeveer 75 procent | Ongeveer 35 tot 45 procent |
| Spaanvorm | Kort, gebroken | Lang, draderig, taai |
| Braamgrootte | Matig | Groot, taai |
| Vervormingsverharding | Laag | Hoog |
| Typische tolerantie op gedraaide diameter | ±0.005 mm | ±0.005 tot ±0.01 mm |
| Relatieve bewerkingsinspanning, messing = 1.0 | 1.5 tot 2 | 2 tot 3 |
Typische waarden ter oriëntatie. De werkelijke inspanning hangt af van geometrie en aantal.
Bij ⌀0.5 mm is het verschil goed te zien. Een pen van 303 komt met korte spanen en een bescheiden braam van een langdraaibank. Een pen van 316L met dezelfde vorm vraagt lagere voeding, scherper gereedschap en meer ontbramen, en breekt meer kleine boren en tappen. De gids over de kosten van microbewerkte onderdelen laat zien hoe dit de prijs bereikt.
Corrosie en waar elk kan worden gebruikt
Putcorrosiebestendigheid wordt vaak vergeleken met het putcorrosie-equivalentgetal, PREN, dat ruwweg chroom plus 3.3 keer molybdeen plus een stikstofterm is. Op die maat scoort 316L ongeveer 24 tot 26 en 303 ongeveer 18, zodat 316L chloriden, zoutoplossingen en reinigingsmiddelen veel beter weerstaat.
De sulfide-insluitsels in 303 kunnen ook putjes starten, zodat een 303-onderdeel in een natte, zoute of steriliserende omgeving kan corroderen waar 316L dat niet zou doen.
| Toepassing | 303 | 316L |
|---|---|---|
| Droge mechanische onderdelen, algemene hardware | Goede keuze | Werkt, kost meer |
| Elektronica binnenshuis, connectoren, opspanningen | Goede keuze | Werkt |
| Voedselcontact | Hangt af van regels en oppervlak | Typische keuze |
| Marine of blootstelling aan chloriden | Slecht | Typische keuze |
| Vloeistofpaden in analytische en medische apparatuur | Niet aanbevolen | Typische keuze |
| Implantaten | Niet toegestaan door implantaatnormen | Kwaliteit ASTM F138, gebruikelijk |
Typische richtlijn ter oriëntatie. Controleer het met uw norm en toezichthouder.
Voor implantaten en langdurig lichaamscontact noemen de normen 316L-staaf volgens ASTM F138 of andere vermelde kwaliteiten, met certificaten en herleidbaarheid. 303 hoort daar niet bij. Voor medische instrumenten die geen implantaat zijn, verschillen de regels, dus raadpleeg uw regelgevingsteam voordat u een kwaliteit wijzigt.
Oppervlakteafwerking en passivering
Beide kwaliteiten worden na het bewerken gepassiveerd om vrij ijzer te verwijderen en de chroomoxidefilm te herstellen. Passiveren volgens ASTM A967 of een vergelijkbare norm is gebruikelijk. Bij 303 is passiveren geen garantie tegen putcorrosie, omdat de sulfiden aan het oppervlak bloot liggen, en bedrijven gebruiken soms een mildere behandeling om ze niet aan te tasten. Elektrolytisch polijsten is gebruikelijk bij 316L en haalt 5 tot 25 μm per oppervlak weg, dus de tolerantie moet daar rekening mee houden. De afzonderlijke gids over het ontbramen van microonderdelen behandelt de effecten op de randen.
Hypothetisch voorbeeld
Een sensorpen van ⌀0.8 mm en 12 mm lengte is uit gewoonte in 316L getekend. Hij zit in een droge behuizing, heeft geen lichaamscontact en komt niet in aanraking met chloriden. De tekening vraagt ±0.005 mm op de diameter en een braamlimiet van 20 μm bij één dwarsgat.
Een bedrijf dat beide kwaliteiten offreert, kan vaststellen dat 303 ongeveer 30 tot 40 procent sneller snijdt, een kleinere braam geeft en geen extra ontbraamstap nodig heeft, wat samen de prijs per onderdeel met ruwweg een kwart tot een derde kan verlagen. De beslissing is niet aan het bedrijf. De ontwerpingenieur moet bevestigen dat de omgeving droog is, dat corrosie geen risico is en dat geen klantspecificatie 316L vereist. Is dat zo, dan is de besparing gratis. Zo niet, dan is de prijs van 316L eenvoudig de kost van de functie.
Kostenvergelijking in de praktijk
Het kostenverschil tussen 303 en 316L heeft meerdere bronnen, en niet alles zit in de staaf.
| Kostenpost | 303 | 316L |
|---|---|---|
| Staafmateriaal | Lager | Hoger, nikkel en molybdeen |
| Snijsnelheid en cyclustijd | Hogere snelheid, korter | Lagere snelheid, langer |
| Gereedschapsslijtage en breuk | Laag | Matig tot hoog |
| Ontbramen | Licht | Zwaar, vaak een aparte stap |
| Inspectie en afkeur | Minder afkeur door bramen | Meer |
| Certificaten en passivering | Standaard | Vaak strenger voor medisch |
Typische verbanden ter oriëntatie. De echte getallen hangen af van het onderdeel.
Een onderdeel van ⌀1 mm en 10 mm lengte kan bij hetzelfde aantal 30 tot 100 procent meer kosten in 316L dan in 303, afhankelijk van de geometrie. Bij prototypeaantallen is het verschil in absoluut geld kleiner, en bij volume domineert het het budget. Vraag offertes in beide kwaliteiten op dezelfde tekening en dezelfde aantallen en beslis dan met het ontwerpteam.
Risico’s van vervanging
Van 316L overstappen op 303 om te besparen gebeurt vaak, en soms gaat het mis.
- Een klant- of regelgevingsspecificatie noemt de kwaliteit. Een wijziging vraagt goedkeuring, en een vervanging zonder die goedkeuring kan een afwijking zijn.
- Corrosie komt laat aan het licht. Een onderdeel dat een banktest doorstaat, kan in gebruik putjes krijgen na maanden in een vochtige of zoute omgeving.
- Magnetisch gedrag verandert het product. Bewerkt 303 kan magnetischer zijn dan verwacht, wat telt in de buurt van sensoren.
- Plateren of passiveren gedraagt zich anders. Sulfide-insluitsels in 303 beïnvloeden passivering en hechting van de plating.
- Door elkaar gehaalde partijen. Zijn beide kwaliteiten in hetzelfde bedrijf aanwezig, dan kunnen onderdelen door elkaar raken. Markering, gescheiden bakken en controle van certificaten voorkomen dat.
Is de wijziging echt en goedgekeurd, schrijf haar dan op de tekening met de nieuwe kwaliteit en de norm. Zo niet, houd dan de kwaliteit aan die de functie vereist.
Hoe te kiezen
- Eerst functie. Zit het onderdeel in een natte, zoute, gesteriliseerde of lichaamscontactomgeving? Dan 316L.
- Normen. Noemt een klant-, medische of voedingsnorm de kwaliteit?
- Kostendruk. Als geen van beide geldt, vraag dan een offerte voor beide en vergelijk.
- Staafmateriaal. Geslepen staaf in h6 of h7 voor langdraaiwerk, in beide kwaliteiten.
- Afwerking. Passiveren of elektrolytisch polijsten en de norm.
- Certificaten. Materiaalcertificaat tot de partij en eventuele benodigde herleidbaarheid.
De referentie voor toleranties en materialen noemt typische waarden. Is de tekening duidelijk, stuur dan een RFQ. Micropartz koppelt die aan maximaal 3 bedrijven die roestvast staal op microschaal bewerken en reageert binnen 24 werkuren.
Veelgestelde vragen
Kan 303 voor medische onderdelen worden gebruikt?
Meestal niet voor implantaten of langdurig lichaamscontact. 303 is een automatenkwaliteit met zwavel, en de normen voor implantaten noemen 316L of andere kwaliteiten. Voor instrumenten met kortstondig contact dat geen implantaat is, hangen de regels af van het product en de regelgeving. Controleer het bij uw kwaliteits- en regelgevingsteam.
Waarom is 316L duurder om te microbewerken?
Het is taaier, verhardt door vervorming en vormt taaie spanen en grotere bramen. Gereedschappen slijten sneller, cyclustijden zijn langer en ontbramen kost meer moeite. De staaf kost ook meer vanwege het nikkel en molybdeen. Een kostenverhouding van 1.3 tot 2 keer die van 303 is gebruikelijk.
Is 303 magnetisch?
Zowel 303 als 316L zijn austenitisch en nominaal niet-magnetisch. Koudvervorming en bewerken kunnen beide licht magnetisch maken, 303 iets meer. Moet een onderdeel niet-magnetisch blijven, vermeld dan een permeabiliteitsgrens.
Bestaat er een goed bewerkbare vorm van 316L?
Sommige staalfabrieken bieden 316L met geregelde zwavel of andere toevoegingen voor betere bewerking. Het voldoet mogelijk niet aan de norm voor implantaten of bepaalde corrosie-eisen. Controleer het certificaat en de specificatie voordat u vervangt.
Getoetst aan
- Wikipedia: 316 stainless steel
- ASTM F138, Wrought 18Cr-14Ni-2.5Mo Stainless Steel Bar and Wire for Surgical Implants (UNS S31673)
- ASTM A582, Free-Machining Stainless Steel Bars
De getallen in deze gids zijn typische waarden ter oriëntatie. De tekening, het materiaalcertificaat en het gekoppelde bedrijf bepalen de echte.
Word gekoppeld aan een microbewerkingsbedrijf
Stuur uw tekening één keer. Wij koppelen die aan maximaal 3 bedrijven die bij het onderdeel passen en reageren binnen 24 werkuren. Gratis voor inkopers.
Een RFQ sturen