Rostfritt stål Legeringselement

Rostfritt stål innehåller flera legeringselement som är i linje med den specifika sammansättningen och kvaliteten. I följande avsnitt beskrivs legeringstilläggen och skälen till att de finns, samt en sammanfattande tabell över varje legeringselement.

Image Credit: /Nutthpol Kandaj

Carbon

Koldioxid och järn legeras tillsammans för att bilda stål. Denna process ökar järnets styrka och hårdhet. Värmebehandling är inte tillräcklig för att stärka och härda rent järn, men när kol tillsätts uppnås ett brett spektrum av styrka och hårdhet.

Hög kolhalt är inte att föredra i ferritiska och austenitiska rostfria stål, särskilt för svetsningsändamål, på grund av risken för karbidutfällning.

Mangan

Tillägget av mangan till stålet förbättrar värmebehandlingsegenskaperna och ökar seghet, styrka och härdbarhet. Precis som nickel är mangan ett austenitbildande element och har traditionellt använts som ersättning för nickel i AISI200-sortimentet av austenitiska rostfria stål, till exempel AISI 202 som ersättning för AISI 304.

Krom

Krom kombineras med stål för att förbättra dess motståndskraft mot oxidation. När mer krom tillsätts förbättras motståndskraften ytterligare.

Ett rostfritt stål har minst 10,5 % krom (vanligen 11 eller 12 %), vilket ger en avsevärd korrosionsbeständighet jämfört med stål med en relativt sett lägre procentandel krom.

Korrosionsbeständigheten tillskrivs bildandet av ett passivt, självreparerande lager av kromoxid på ytan av det rostfria stålet.

Nickel

Stora mängder nickel – mer än 8 % – tillsätts till högkromade rostfria stål för att producera den viktigaste gruppen av stål som är motståndskraftiga mot både värme och korrosion.

Dessa innefattar de austenitiska rostfria stålen som kännetecknas av 18-8 (304/1.4301), där nickelns benägenhet att bilda austenit bidrar till hög hållfasthet och utmärkt seghet eller slaghållfasthet, vid både låga och höga temperaturer. Nickel förbättrar också avsevärt motståndskraften mot korrosion och oxidation.

Molybden

När det blandas med austenitiska krom-nickelstål ökar molybden motståndskraften mot sprick- och gropkorrosion, särskilt i svavel- och kloridhaltiga miljöer.

Kväve

Likt nickel är kväve ett Austenitbildande grundämne och ökar Austenitstabiliteten hos rostfria stål. När kväve blandas med rostfria stål ökar sträckgränsen avsevärt tillsammans med ökad motståndskraft mot gropkorrosion.

Koppar

I rostfritt stål förekommer koppar ofta som ett restelement. Detta element tillsätts till flera legeringar för att skapa utfällningshärdande egenskaper eller för att förbättra korrosionsbeständigheten, främst i svavelsyra och havsvattenförhållanden.

Titan

Titan tillsätts ofta för att stabilisera karbid, särskilt när materialet måste svetsas. Titan går samman med kol för att bilda titankarbider som är relativt stabila och som inte lätt kan lösas upp i stålet, vilket sannolikt minskar förekomsten av intergranulär korrosion.

När cirka 0,25 / 0.60 % titan tillsätts får det kolet att smälta samman med titan i stället för med krom, vilket gör att man undviker en bindning av korrosionsbeständigt krom som intergranulära karbider och den därmed sammanhängande förlusten av korrosionsbeständighet vid korngränserna.

Under de senaste åren har användningen av titan minskat avsevärt på grund av stålproducenternas förmåga att leverera rostfria stål som har extremt låga kolhalter. Sådana stål kan lätt svetsas utan behov av stabilisering.

Fosfor

För att förbättra bearbetbarheten tillsätts ofta fosfor tillsammans med svavel. Närvaron av fosfor i austenitiska rostfria stål ökar styrkan, men har en negativ effekt på korrosionsbeständigheten och ökar materialets tendens att gå sönder vid svetsning.

Svavel

Svavel förbättrar maskinbearbetningsbarheten när det tillsätts i små mängder, men precis som fosfor har det en negativ effekt på korrosionsbeständigheten och den efterföljande svetsbarheten.

Selen

Selen har tidigare använts som tillsats för att förbättra bearbetbarheten.

Niobium/Colombium

Kolvstabilisering uppnås genom att niobium tillsätts till stål, och fungerar på samma sätt som titan. Dessutom stärker niobium legeringar och stål för användning vid högre temperaturer.

SiIicon

Silikon används vanligen som desoxidationsmedel (avdödningsmedel) i stålsmältningsprocessen, och en liten mängd kisel används i de flesta stål.

Kobolt

När kobolt utsätts för stark strålning i kärnreaktorer blir kobolt starkt radioaktivt och därför har alla rostfria stål som används i kärnkraftsanläggningar en viss koboltbegränsning, ofta 0.2 % som mest.

Denna fråga är viktig eftersom en viss mängd av den återstående kobalten kommer att finnas i det nickel som används för att tillverka austenitiska rostfria stål.

Kalcium

Kalcium tillsätts i små mängder för att förbättra maskinbearbetningsbarheten, utan att ha någon negativ effekt på andra egenskaper som induceras av selen, fosfor och. svavel.

Nedanstående tabell visar effekten av legeringselement på egenskaperna hos rostfritt stål.

Legeringselementens inverkan på egenskaperna hos rostfritt stål

.

Nyckel
√ = Fördelaktigt
X = Skadligt

Denna information har hämtats från källor, granskats och anpassats från material som tillhandahållits av Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

För mer information om denna källa, besök Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Citat

.