Typer av rostfritt stål: En omfattande guide

Introduktion

Rostfritt stål är ett mycket använt material känt för sina exceptionella egenskaper såsom hållbarhet, styrka, och motståndskraft mot korrosion.

Det används inom olika branscher, från bygg- och fordonsindustrin till medicintekniska produkter och köksmaskiner.

Att välja rätt typ av rostfritt stål säkerställer optimal prestanda och livslängd i olika applikationer. Denna guide ger en djupgående översikt över de olika typerna av rostfritt stål, deras egenskaper, och lämpliga tillämpningar.

1. Vad är rostfritt stål?

Rostfritt stål är en legering gjord i huvudsak av järn och åtminstone 10.5% krom, ger den utmärkande korrosionsbeständighet. Tillsatsen av krom möjliggör bildandet av en tunn, skyddande oxidskikt på stålytan, förhindra rost och oxidation.

Andra grundämnen som nickel, molybden, och mangan kan också tillsättas för att förbättra specifika egenskaper såsom styrka, duktilitet, och motståndskraft mot värme och kemikalier.

Vanliga egenskaper hos rostfritt stål:

• ‌Korrosionsbeständighet: Kromelementet i rostfritt stål reagerar med syre för att bilda ett tätt natriumkromatskikt, som effektivt minskar sannolikheten för korrosion och gör att rostfritt stål har god korrosionsbeständighet‌.
• ‌Värmebeständighet: Rostfritt stål kan bibehålla utmärkta fysiska och mekaniska egenskaper vid höga temperaturer, har bra värmebeständighet, och kan bibehålla goda fysikaliska och kemiska egenskaper i olika temperaturmiljöer‌.
• ‌Hög styrka‌: Rostfritt stål har hög hållfasthet och tål större tryck och spänningar‌.
• Säkerhet och hygien: Rostfritt stål innehåller inga radioaktiva ämnen och kommer inte att skada människokroppen. Den är lämplig för livsmedelsproduktionsutrustning eller produktionslinjer och andra enheter.
• "Vacker yta".: Ytan av rostfritt stål är ljus, Lätt att rengöra, och har låga underhållskostnader‌1.
• ‌Bra bearbetningsförmåga: Rostfritt stål kan formas och bearbetas på en mängd olika sätt, såsom svetsning, kall bearbetning, precisionsbearbetning, etc.
• ‌Återvinningsbarhet: Material av rostfritt stål kan återvinnas och har liten inverkan på miljön.
• ‌Bra elasticitet och plasticitet: Material av rostfritt stål har god elasticitet och plasticitet och är inte benägna att gå sönder‌.

Dessa egenskaper gör att rostfritt stål används i stor utsträckning inom olika områden, såsom maskiner, flyg, militär industri, kemisk industri, etc.

2. Typer av rostfritt stål

Rostfritt stål är indelat i fem huvudfamiljer, var och en med unika mikrostrukturer och kemiska sammansättningar som ger distinkta egenskaper. Att förstå dessa klassificeringar är avgörande för att välja rätt material för olika applikationer, från köksmaskiner till flygkomponenter. Här är en djupgående titt på varje typ:

1. Austenitisk rostfritt stål

Strukturera:
Austenitiskt rostfritt stål har en ansiktscentrerad kubik (Fcc) kristallstruktur, som är stabil vid rumstemperatur. Denna struktur gör den omagnetisk och mycket duktil.

Sammansättning:
Dessa stål innehåller vanligtvis 16-26% krom och 6-22% nickel, med vissa kvaliteter som också innehåller molybden eller kväve för att förbättra korrosionsbeständigheten. Låg kolhalt (vanligtvis mindre än 0.1%) förhindrar karbidutfällning, som kan orsaka intergranulär korrosion.

Egenskaper:
Austenitiska rostfria stål är kända för sin utmärkta korrosionsbeständighet, speciellt i sura och kloridrika miljöer. De erbjuder god formbarhet och svetsbarhet, vilket gör dem lämpliga för komplexa former och stora strukturer. Dock, de kan inte härdas genom värmebehandling; i stället, de är ofta kallbearbetade för att öka styrkan.

Gemensamma betyg:

• 304: Även känd som 18/8 rostfritt stål, detta är den mest använda kvaliteten på grund av dess mångsidighet och utmärkta korrosionsbeständighet.
• 316: Innehåller molybden, som ger överlägsen motståndskraft mot grop- och spaltkorrosion i marina och kemiska miljöer.
• 310: Högtemperaturbeständigt stål som används i ugnsdelar och värmeväxlare.

Ansökningar:
Austenitiska rostfria stål finns i ett brett utbud av produkter, inklusive diskbänkar, matbearbetningsutrustning, kemikalietankar, och arkitektoniska fasader.

2. Ferritiskt rostfritt stål

Strukturera:
Ferritiskt rostfritt stål har en kroppscentrerad kubik (Bcc) strukturera, liknande den för kolstål, vilket gör den magnetisk och mindre duktil än austenitiska kvaliteter.

Sammansättning:
Typiskt innehållande 10.5-30% krom och mycket lågt kol (mindre än 0.1%), dessa stål har lite eller inget nickel, vilket gör dem mer kostnadseffektiva än austenitiska varianter.

Egenskaper:
Ferritiska rostfria stål ger bra korrosionsbeständighet och är resistenta mot spänningskorrosionssprickor. De har bättre värmeledningsförmåga än austenitiska kvaliteter men är mindre lämpliga för svetsning och formning.

Gemensamma betyg:

• 430: Används vanligtvis i bilar och apparatpaneler på grund av dess goda korrosionsbeständighet och formbarhet.
• 409: Innehåller lägre kromhalt, ger måttlig korrosionsbeständighet, används ofta i bilavgassystem.

Ansökningar:
Ferritiska rostfria stål används ofta i biltillämpningar, industriutrustning, och dekorativ trim.

3. Martensitiskt rostfritt stål

Strukturera:
Martensitiskt rostfritt stål har en kroppscentrerad tetragonal (BcT) strukturera. Den är magnetisk och kan värmebehandlas för att uppnå hög hållfasthet och hårdhet.

Sammansättning:
Dessa stål innehåller 12-18% krom, 0.1-1.2% kol, och lite eller inget nickel. Den höga kolhalten gör att de kan härdas och härdas.

Egenskaper:
Martensitiska rostfria stål kännetecknas av hög hållfasthet, hårdhet, och måttlig korrosionsbeständighet. De kan värmebehandlas för att uppnå ett brett spektrum av mekaniska egenskaper men är mer spröda och mindre korrosionsbeständiga än andra rostfria stålfamiljer.

Gemensamma betyg:

• 410: Allmän kvalitet som erbjuder bra korrosionsbeständighet och hög mekanisk hållfasthet.
• 420: Används ofta till bestick på grund av dess förmåga att poleras till en hög glans och bibehållna skarpa kanter.
• 440C: Högt kolinnehåll gör den lämplig för applikationer med högt slitage.

Ansökningar:
Martensitiska rostfria stål används i knivblad, kirurgiska instrument, axlar, och ventiler.

4. Duplex rostfritt stål

Strukturera:
Duplext rostfritt stål har en blandad mikrostruktur av austenit och ferrit, typiskt i en 50:50 förhållande. Denna tvåfasiga struktur ger den unika egenskaper.

Sammansättning:
Duplexstål innehåller vanligtvis 18-28% krom, 4.5-8% nickel, och fram till 5% molybden, med låg kolhalt. Den balanserade sammansättningen minskar känsligheten för spänningskorrosionssprickor och ökar den mekaniska hållfastheten.

Egenskaper:
Dessa stål kombinerar de bästa egenskaperna hos austenitiska och ferritiska kvaliteter, erbjuder hög styrka, Utmärkt korrosionsmotstånd, och god svetsbarhet. De fungerar bra i tuffa miljöer, såsom de som utsätts för klorid och svavelsyra.

Gemensamma betyg:

• 2205: Den mest använda duplexkvaliteten, känd för hög hållfasthet och motståndskraft mot spänningskorrosionssprickor.
• 2507: Super duplex kvalitet som erbjuder ännu högre hållfasthet och korrosionsbeständighet.

Ansökningar:
Duplexa rostfria stål används i kemisk bearbetning, olje- och gasindustrin, marinapplikationer, och värmeväxlare.

5. Nederbördshärdande (PH) Rostfritt stål

Strukturera:
PH rostfria stål har en unik mikrostruktur som gör att de kan värmebehandlas för att uppnå hög hållfasthet och seghet. De börjar som austenitiska eller martensitiska och genomgår fällningshärdning för att bilda fina partiklar som ökar styrkan.

Sammansättning:
Dessa stål är legerade med element som aluminium, koppar, och titan, som bildar intermetalliska föreningar som fälls ut under värmebehandlingen.

Egenskaper:
PH rostfria stål erbjuder en kombination av hög hållfasthet, Bra korrosionsmotstånd, och utmärkta mekaniska egenskaper. De kan värmebehandlas till olika styrka, vilket gör dem mångsidiga för många krävande applikationer.

Gemensamma betyg:

• 17-4 PH: Den mest använda PH-graden, som kombinerar hög hållfasthet och måttlig korrosionsbeständighet.
• 15-5 PH: Erbjuder förbättrad seghet över 17-4 PH och används ofta i flygtillämpningar.

Ansökningar:
PH rostfria stål används i flyg- och rymdkomponenter, högpresterande ventiler, växlar, och andra precisionstekniska delar.