Rustfrit stål Legeringselementer

Sponsoreret af Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals StockistAug 23 2016

Rustfrit stål indeholder flere legeringselementer, der er i overensstemmelse med den specifikke sammensætning og kvalitet. I de følgende afsnit beskrives legeringstilsætningerne og grundene til, at de er til stede, samt en oversigtstabel over hvert legeringselement.

Image Credit: /Nutthpol Kandaj

Carbon

Kulstof og jern legeres sammen for at danne stål. Denne proces øger jernets styrke og hårdhed. Varmebehandling er ikke tilstrækkelig til at styrke og hærde rent jern, men når der tilsættes kulstof, opnås et bredt spektrum af styrke og hårdhed.

Højt kulstofindhold foretrækkes ikke i ferritisk og austenitisk rustfrit stål, specielt til svejseformål, på grund af risikoen for udfældning af karbid.

Mangan

Tilsætning af mangan til stål forbedrer varmbearbejdningsegenskaberne og øger sejhed, styrke og hærdningsevne. Ligesom nikkel er mangan et austenitdannende element og er traditionelt blevet anvendt som erstatning for nikkel i AISI200-serien af austenitiske rustfri ståltyper, f.eks. AISI 202 som erstatning for AISI 304.

Chrom

Krom kombineres med stål for at forbedre dets modstandsdygtighed over for oxidation. Når der tilsættes mere krom, forbedres modstanden yderligere.

Rustfrit stål har mindst 10,5 % krom (normalt 11 eller 12 %), hvilket giver en betydelig korrosionsbestandighed sammenlignet med stål med en relativt lavere procentdel krom.

Korrosionsbestandigheden tilskrives dannelsen af et passivt, selvreparerende lag af kromoxid på overfladen af rustfrit stål.

Nikkel

Store mængder nikkel – mere end 8 % – tilsættes til rustfrit stål med højt kromindhold for at fremstille den vigtigste gruppe af stål, der er modstandsdygtige over for både varme og korrosion.

Dette omfatter de austenitiske rustfri stål, der er karakteriseret ved 18-8 (304/1.4301), hvor nikkels tendens til at danne austenit bidrager til høj styrke og fremragende sejhed eller slagstyrke, ved både lave og høje temperaturer. Nikkel forbedrer også betydeligt modstandsdygtigheden over for korrosion og oxidation.

Molybdæn

Når det blandes med austenitiske krom-nikkelstål, forbedrer molybdæn modstandsdygtigheden over for spalte- og grubekorrosion, især i svovl- og kloridholdige miljøer.

Kvælstof

Som nikkel er kvælstof et Austenit-dannende element og øger Austenit-stabiliteten i rustfrit stål. Når kvælstof blandes med rustfrit stål, forbedres flydespændingen betydeligt sammen med øget modstandsdygtighed over for grubekorrosion.

Kobber

I rustfrit stål er kobber ofte til stede som et restelement. Dette element tilsættes til flere legeringer for at skabe udfældningshærdende egenskaber eller for at forbedre korrosionsbestandigheden, overvejende under svovlsyre- og havvandsforhold.

Titan

Titan tilsættes ofte for at stabilisere karbid, især når materialet skal svejses. Titanium smelter sammen med kulstof for at danne titancarbider, der er relativt stabile og ikke let kan opløses i stål, hvilket sandsynligvis vil reducere forekomsten af korrosion mellem granulerne.

Når omkring 0,25 / 0.60% titan tilsættes, får det kulstoffet til at smelte sammen med titan i modsætning til krom, hvorved man undgår en binding af korrosionsbestandigt krom som intergranulære karbider og det dermed forbundne tab af korrosionsbestandighed ved korngrænserne.

I de seneste år er brugen af titan reduceret betydeligt på grund af stålproducenternes evne til at levere rustfrie ståltyper med ekstremt lavt kulstofindhold. Sådanne ståltyper kan let svejses uden behov for stabilisering.

Fosfor

For at forbedre bearbejdeligheden tilsættes fosfor ofte sammen med svovl. Mens tilstedeværelsen af fosfor i austenitisk rustfrit stål øger styrken, har det en negativ effekt på korrosionsbestandigheden og øger materialets tendens til at gå i stykker under svejsning.

Svovl

Svovl forbedrer bearbejdeligheden, når det tilsættes i små mængder, men ligesom fosfor har det en negativ effekt på korrosionsbestandigheden og den efterfølgende svejsbarhed.

Selen

Selen blev tidligere anvendt som tilsætning for at forbedre bearbejdeligheden.

Niobium/Colombium

Kulstofstabilisering opnås ved at tilsætte niobium til stål, og fungerer på samme måde som titan. Desuden styrker niobium legeringer og stål til brug ved højere temperaturer.

SiIicon

Silicium anvendes typisk som et desoxiderende (dræbende) middel i stålets smelteproces, og der anvendes en lille mængde silicium i de fleste ståltyper.

Kobolt

Ved udsættelse for stærk stråling fra atomreaktorer bliver kobolt stærkt radioaktivt, og derfor vil alle rustfrie ståltyper, der anvendes i nuklear tjeneste, have en vis koboltbegrænsning, ofte 0.2% højst.

Dette spørgsmål er vigtigt, da en vis mængde af det resterende kobolt vil være til stede i det nikkel, der anvendes til fremstilling af austenitisk rustfrit stål.

Calcium

Calcium tilsættes i små mængder for at forbedre maskinbearbejdeligheden, uden at det har nogen skadelig virkning på andre egenskaber induceret af selen, fosfor og. svovl.

Den følgende tabel viser effekten af legeringselementer på egenskaberne af rustfrit stål.

Effekt af legeringselementer på egenskaberne af rustfrit stål

Egenskaber	C	Cr	Ni	S	Mn	Mn	Si	P	Cu	Mo	Se	Ti eller Nb
Korrosionsbestandighed	–	√	√	X	–	–	√	–	√	–	–
Mekaniske egenskaber	√	√	√	–	–	–	√	√	√	√	√	–	√
Høj temperaturmodstandsdygtighed	–	√	√	X	–	–	–	–	√	–	√
Bearbejdbarhed	X	X	X	–	√	–	–	√	–	–	√	–
Svejsevne	X	X	–	–	X	√	–	X	–	√	–	√	√
Koldt bearbejdelighed	X	X	√	√	X	–	–	–	–	–	√	–	–	–	–

Nøgle
√ = Fordelagtigt
X = Skadeligt

Denne information er fremskaffet, gennemgået og tilpasset fra materialer leveret af Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

For mere information om denne kilde, besøg venligst Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Citationer