Typer af rustfrit stål: En omfattende guide

Indledning

Rustfrit stål er et meget brugt materiale kendt for sine exceptionelle egenskaber såsom holdbarhed, styrke, og modstand mod korrosion.

Det bruges på tværs af forskellige brancher, fra byggeri og biler til medicinsk udstyr og køkkenmaskiner.

Valg af den passende type rustfrit stål sikrer optimal ydeevne og lang levetid i forskellige applikationer. Denne vejledning giver et dybdegående overblik over de forskellige slags rustfrit stål, deres egenskaber, og passende applikationer.

1. Hvad er rustfrit stål?

Rustfrit stål er en legering lavet primært af jern og mindst 10.5% Krom, giver den en markant korrosionsbestandighed. Tilsætningen af ​​chrom giver mulighed for dannelse af en tynd, beskyttende oxidlag på ståloverfladen, forhindrer rust og oxidation.

Andre elementer som nikkel, Molybdæn, og mangan kan også tilsættes for at forbedre specifikke egenskaber såsom styrke, Duktilitet, og modstandsdygtighed over for varme og kemikalier.

Almindelige egenskaber af rustfrit stål:

• ‌Korrosionsbestandighed: Chromelementet i rustfrit stål reagerer med oxygen og danner et tæt natriumchromatlag, som effektivt reducerer sandsynligheden for korrosion og gør, at rustfrit stål har god korrosionsbestandighed‌.
• ‌Varmemodstand: Rustfrit stål kan opretholde fremragende fysiske og mekaniske egenskaber ved høje temperaturer, har god varmebestandighed, og kan opretholde gode fysiske og kemiske egenskaber i forskellige temperaturmiljøer‌.
• Høj styrke: Rustfrit stål har høj styrke og kan modstå større tryk og spændinger‌.
• Sikkerhed og hygiejne: Rustfrit stål indeholder ikke radioaktive stoffer og vil ikke forårsage nogen skade på den menneskelige krop. Det er velegnet til fødevareproduktionsudstyr eller produktionslinjer og andre enheder.
• Smuk overflade: Overfladen af ​​rustfrit stål er lys, Let at rengøre, og har lave vedligeholdelsesomkostninger‌1.
• ‌God bearbejdelighed: Rustfrit stål kan formes og forarbejdes på en række forskellige måder, såsom svejsning, kold forarbejdning, præcisionsbehandling, osv.
• ‌Genanvendelighed: Materialer i rustfrit stål kan genbruges og har ringe indvirkning på miljøet.
• ‌God elasticitet og plasticitet: Materialer i rustfrit stål har god elasticitet og plasticitet og er ikke tilbøjelige til at gå i stykker‌.

Disse egenskaber gør, at rustfrit stål er meget udbredt inden for forskellige områder, såsom maskiner, luftfart, militær industri, Kemisk industri, osv.

2. Typer af rustfrit stål

Rustfrit stål er opdelt i fem hovedfamilier, hver med unikke mikrostrukturer og kemiske sammensætninger, der giver forskellige egenskaber. At forstå disse klassifikationer er afgørende for at vælge det rigtige materiale til forskellige anvendelser, fra køkkenmaskiner til rumfartskomponenter. Her er et dybdegående kig på hver type:

1. Austenitisk rustfrit stål

Struktur:
Austenitisk rustfrit stål har en ansigtscentreret kubik (FCC) krystalstruktur, som er stabil ved stuetemperatur. Denne struktur gør den ikke-magnetisk og meget duktil.

Sammensætning:
Disse stål indeholder typisk 16-26% krom og 6-22% nikkel, med nogle kvaliteter, der også indeholder molybdæn eller nitrogen for at øge korrosionsbestandigheden. Lavt kulstofindhold (normalt mindre end 0.1%) forhindrer karbidudfældning, som kan forårsage intergranulær korrosion.

Egenskaber:
Austenitisk rustfrit stål er kendt for deres fremragende korrosionsbestandighed, især i sure og kloridrige miljøer. De tilbyder god formbarhed og svejsbarhed, hvilket gør dem velegnede til komplekse former og store strukturer. Imidlertid, de kan ikke hærdes ved varmebehandling; i stedet, de er ofte koldbearbejdede for at øge styrken.

Fælles kvaliteter:

• 304: Også kendt som 18/8 Rustfrit stål, dette er den mest udbredte kvalitet på grund af dens alsidighed og fremragende korrosionsbestandighed.
• 316: Indeholder molybdæn, som giver overlegen modstand mod grubetæring og sprækkekorrosion i marine og kemiske miljøer.
• 310: Højtemperaturbestandigt stål anvendt i ovndele og varmevekslere.

Applikationer:
Austenitisk rustfrit stål findes i en lang række produkter, inklusive køkkenvaske, Fødevareforarbejdningsudstyr, kemikalietanke, og arkitektoniske facader.

2. Ferritisk rustfrit stål

Struktur:
Ferritisk rustfrit stål har en kropscentreret kubik (BCC) struktur, svarende til kulstofstål, hvilket gør det magnetisk og mindre duktilt end austenitiske kvaliteter.

Sammensætning:
Typisk indeholdende 10.5-30% krom og meget lavt kulstofindhold (mindre end 0.1%), disse stål har lidt eller intet nikkel, hvilket gør dem mere omkostningseffektive end austenitiske varianter.

Egenskaber:
Ferritiske rustfrie stål giver god korrosionsbestandighed og er modstandsdygtige over for spændingskorrosionsrevner. De har bedre termisk ledningsevne end austenitiske kvaliteter, men er mindre egnede til svejsning og formning.

Fælles kvaliteter:

• 430: Bruges almindeligvis i bilbeklædning og apparatpaneler på grund af dens gode korrosionsbestandighed og formbarhed.
• 409: Indeholder lavere kromindhold, tilbyder moderat korrosionsbestandighed, bruges ofte i bilers udstødningssystemer.

Applikationer:
Ferritisk rustfrit stål bruges ofte i bilindustrien, industrielt udstyr, og dekorativ trim.

3. Martensitisk rustfrit stål

Struktur:
Martensitisk rustfrit stål har en kropscentreret tetragonal (BCT) struktur. Den er magnetisk og kan varmebehandles for at opnå høj styrke og hårdhed.

Sammensætning:
Disse stål indeholder 12-18% Krom, 0.1-1.2% kulstof, og lidt eller intet nikkel. Det høje kulstofindhold gør, at de kan hærdes og hærdes.

Egenskaber:
Martensitiske rustfrie stål er kendetegnet ved høj styrke, hårdhed, og moderat korrosionsbestandighed. De kan varmebehandles for at opnå en bred vifte af mekaniske egenskaber, men er mere skøre og mindre korrosionsbestandige end andre rustfri stålfamilier.

Fælles kvaliteter:

• 410: Almindelig kvalitet med god korrosionsbestandighed og høj mekanisk styrke.
• 420: Bruges ofte til bestik på grund af dets evne til at blive poleret til en høj glans og bevarede skarpe kanter.
• 440C: Højt kulstofindhold gør den velegnet til applikationer med meget slid.

Applikationer:
Martensitisk rustfrit stål anvendes i knivblade, Kirurgiske instrumenter, aksler, og ventiler.

4. Duplex rustfrit stål

Struktur:
Duplex rustfrit stål har en blandet mikrostruktur af austenit og ferrit, typisk i en 50:50 forhold. Denne tofasede struktur giver den unikke egenskaber.

Sammensætning:
Duplex stål indeholder typisk 18-28% Krom, 4.5-8% nikkel, og op til 5% Molybdæn, med lavt kulstofindhold. Den afbalancerede sammensætning reducerer modtageligheden for spændingskorrosionsrevner og øger den mekaniske styrke.

Egenskaber:
Disse stål kombinerer de bedste egenskaber af austenitiske og ferritiske kvaliteter, tilbyder høj styrke, Fremragende korrosionsbestandighed, og god svejsbarhed. De klarer sig godt i barske miljøer, såsom dem, der udsættes for klorid og svovlsyre.

Fælles kvaliteter:

• 2205: Den mest udbredte duplex kvalitet, kendt for høj styrke og modstandsdygtighed over for spændingskorrosion.
• 2507: Super duplex kvalitet, der tilbyder endnu højere styrke og korrosionsbestandighed.

Applikationer:
Duplex rustfrit stål bruges til kemisk behandling, Olie- og gasindustrier, Marine applikationer, og varmevekslere.

5. Nedbørshærdning (Ph) Rustfrit stål

Struktur:
PH rustfrit stål har en unik mikrostruktur, der tillader dem at blive varmebehandlet for at opnå høj styrke og sejhed. De starter som austenitiske eller martensitiske og gennemgår udfældningshærdning for at danne fine partikler, der øger styrken.

Sammensætning:
Disse stål er legeret med elementer som aluminium, kobber, og titanium, som danner intermetalliske forbindelser, der udfældes under varmebehandlingen.

Egenskaber:
PH rustfrit stål tilbyder en kombination af høj styrke, God korrosionsmodstand, og fremragende mekaniske egenskaber. De kan varmebehandles til forskellige styrkeniveauer, gør dem alsidige til mange krævende applikationer.

Fælles kvaliteter:

• 17-4 Ph: Den mest udbredte PH-grad, kombinerer høj styrke og moderat korrosionsbestandighed.
• 15-5 Ph: Tilbyder forbedret sejhed over 17-4 PH og bruges ofte i rumfartsapplikationer.

Applikationer:
PH rustfrit stål bruges i rumfartskomponenter, højtydende ventiler, Gear, og andre præcisionstekniske dele.