Rustfritt ståler en forkortelse for "rustfritt og syrefast stål." Stål som motstår korrosjon fra svake korrosive medier som luft, damp og vann kalles rustfritt stål. I motsetning blir stål som motstår korrosjon fra kjemiske korrosive medier (som syrer, alkalier og salter) referert til som syrebestandig stål. I praktiske applikasjoner blir stål som er motstandsdyktig mot svake korrosive medier vanligvis referert til som rustfritt stål, mens stål som er motstandsdyktig mot kjemiske korrosive medier kalles syrebestandig stål. På grunn av forskjeller i kjemisk sammensetning kan førstnevnte ikke motstå kjemisk korrosjon, mens sistnevnte generelt har rustfrie egenskaper. Korrosjonsbestandigheten til rustfritt stål avhenger av legeringselementene i stålet. Vanligvis, i henhold til den metallografiske strukturen, er vanlig rustfritt stål delt inn i tre typer: austenittisk rustfritt stål, ferritisk rustfritt stål og martensittisk rustfritt stål. Basert på disse tre primære metallografiske strukturene er det også utviklet dupleksstål, nedbørsherdende rustfritt stål og høylegert stål med mindre enn 50 % jerninnhold for spesifikke krav og formål.
Klassifisering etter metallografisk struktur:
Austenittisk rustfritt stål: Har først og fremst en ansiktssentrert kubisk struktur (CY-fase) uten magnetisme. Den kan styrkes hovedsakelig gjennom kaldbearbeiding, noe som kan føre til noe magnetisme. American Iron and Steel Institute (AISI) bruker tall fra 200- og 300-serien, som 304, for å betegne austenittisk rustfritt stål.
Ferritisk rustfritt stål: Har først og fremst en kroppssentrert kubisk struktur (fase) med magnetiske egenskaper. Den kan vanligvis ikke herdes ved varmebehandling, men kan forsterkes litt ved kaldbearbeiding. AISI betegner denne typen med tall som 430 og 446.
Martensittisk rustfritt stål: Matrisen har en martensittisk struktur (enten kroppssentrert kubikk eller kubisk), med magnetiske egenskaper og evne til å justere mekaniske egenskaper gjennom varmebehandling. AISI bruker tall som 410, 420 og 440 for å betegne martensittiske rustfrie stål. Martensitt kan vise en austenittisk struktur ved høye temperaturer og forvandles til martensitt når den avkjøles med en passende hastighet til romtemperatur (kjent som herding).
Austenittisk-ferritisk (dupleks) rustfritt stål: Kombinerer austenittiske og ferritiske faser, med minoritetsfasen som typisk utgjør mer enn 15 % av strukturen, og viser magnetiske egenskaper. Dupleks rustfritt stål kan forsterkes gjennom kaldbearbeiding, med 329 som et typisk eksempel. Sammenlignet med austenittisk rustfritt stål, har dupleks rustfritt stål høyere styrke og forbedret motstand mot intergranulær korrosjon, kloridspenningskorrosjon og gropkorrosjon.
Nedbørsherdende rustfritt stål: Har en austenittisk eller martensittisk matrise og kan herdes gjennom nedbørsherdende behandling. AISI angir den med tall i 600-serien, for eksempel 630 eller 17-4PH. Generelt har austenittisk rustfritt stål overlegen korrosjonsbestandighet på grunn av legeringselementene. Ferritisk rustfritt stål er egnet for mildt korrosive miljøer, mens martensittiske og nedbørsherdende rustfrie stål er ideelle for miljøer med lett korrosjon hvor høy styrke eller hardhet kreves.
Tykkelsesdifferensiering:
På grunn av mindre deformasjoner i valsene under valseprosessen kan tykkelsen på stålplater variere noe, ofte tykkere på midten og tynnere på kantene. Ved måling av tykkelse pålegger den nasjonale standarden å ta mål fra midtdelen av platen.
Toleranser er generelt klassifisert i store og små basert på markedets og kundenes krav.
Faktorer som påvirker rustmotstand i rustfritt stål:
Innhold av legeringselementer: Generelt er stål med et krominnhold over 10,5 % mindre utsatt for rust. Høyere nikkel- og krominnhold øker korrosjonsmotstanden, som i tilfellet med 304 rustfritt stål, som inneholder 8-10% nikkel og 18-20% krom, noe som gjør det vanligvis rustbestandig.
Foredlingsprosesser: Korrosjonsbestandigheten til rustfritt stål påvirkes også av produksjonsprosessene. Høykvalitets produsenter av rustfritt stål med avansert utstyr og teknikker kan sikre stabil produktkvalitet ved nøyaktig å kontrollere legeringselementer, fjerne urenheter og opprettholde optimale kjøletemperaturer for stålemner, og dermed produsere mindre rustutsatt stål. I motsetning til dette kan mindre produsenter med utdatert teknologi mislykkes i å fjerne urenheter effektivt, noe som fører til produkter som er mer mottakelige for rust.
Ytre miljø: Rustfritt stål motstår rust bedre i tørre og ventilerte omgivelser. Høy luftfuktighet, langvarige regnforhold eller miljøer med høyt surt eller alkalisk innhold er mer sannsynlig å forårsake rust. Selv 304 rustfritt stål kan ruste under tøffe miljøforhold.
Rustfjerningsteknikker for rustfritt stål:
Kjemiske metoder: Bruk beisingpasta eller spray for å repassivere det rustne området, og danner en kromoksidfilm for å gjenopprette korrosjonsmotstanden. Etter beising er det viktig å skylle med rent vann for å fjerne alle forurensninger og syrerester grundig. Polering med utstyr og forsegling med poleringsvoks etterpå kan også hjelpe.
Mekaniske metoder: Metoder som sandblåsing, kuleblåsing med glass eller keramiske partikler, sliping og polering er effektive. Mekanisk rengjøring kan fjerne forurensninger som fjernede materialer, poleringsrester eller partikler som kan bidra til korrosjon, spesielt under fuktige forhold. Mekanisk rengjøring er mest effektiv under tørre forhold. Det renser imidlertid bare overflaten og endrer ikke materialets iboende korrosjonsbestandighet. Derfor anbefales det å polere og voksforsegle etter mekanisk rengjøring.
Vanlige rustfrie stålkvaliteter og egenskaper:
304 rustfritt stål: Et av de mest brukte austenittiske rustfrie stålene, egnet for fremstilling av dyptrekkende deler, syretransportrør, beholdere, konstruksjonsdeler og ulike instrumentkropper. Den kan også brukes til ikke-magnetisk utstyr og komponenter med lav temperatur.
304L rustfritt stål: Utviklet for å løse den intergranulære korrosjonstendensen til 304 rustfritt stål under visse forhold på grunn av Cr23C6-utfelling. Den tilbyr overlegen sensibiliseringsmotstand mot intergranulær korrosjon sammenlignet med 304 rustfritt stål, med egenskaper som ligner på 321 rustfritt stål, men noe lavere styrke. Den brukes hovedsakelig til korrosjonsbestandig utstyr og deler som krever sveising uten løsningsbehandling.
304H rustfritt stål: En delmengde på 304 med et karboninnhold på 0,04 % til 0,10 %, og gir bedre ytelse ved høye temperaturer enn standard 304.
316 rustfritt stål: Tilfører molybden til 10Cr18Ni12 stål, og gir utmerket korrosjonsmotstand i reduserende miljøer og overlegen gropmotstand, noe som gjør den egnet for bruk i sjøvann og andre medier.
316L rustfritt stål: Et lavkarbonstål med god sensibiliseringsmotstand og intergranulær korrosjonsytelse, egnet for tykke seksjonssveisede komponenter og utstyr, for eksempel korrosjonsbestandige materialer i petrokjemisk utstyr.
316H rustfritt stål: En delmengde på 316 med 0.04 % til 0,10 % karboninnhold, som gir forbedret ytelse ved høye temperaturer.
317 rustfritt stål: Tilbyr bedre grop- og krypmotstand enn 316L, egnet for å gjøre petrokjemisk utstyr og utstyr motstandsdyktig mot organiske syrer.
321 rustfritt stål: Et titanstabilisert austenittisk rustfritt stål, som gir forbedret intergranulær korrosjonsmotstand og gode mekaniske egenskaper ved høy temperatur. Det anbefales generelt ikke utenfor høytemperatur- eller hydrogenbestandige applikasjoner.
347 rustfritt stål: Et niobstabilisert austenittisk rustfritt stål med intergranulær korrosjonsmotstand tilsvarende 321 i sure, alkaliske og saltmiljøer, med gode sveiseegenskaper. Den brukes hovedsakelig i kraft- og petrokjemisk industri for containere, rørledninger, varmevekslere, sjakter og ovnsrør i industrielle ovner.
904L rustfritt stål: Et superaustenittisk rustfritt stål med nikkelinnhold på 24 %-26 % og karbon under 0.02 %, som gir utmerket korrosjonsbestandighet, spesielt i ikke-oksiderende syrer som svovelsyre, eddiksyre, maursyre og fosforsyrer. Den er korrosjonsbestandig i svovelsyre ved temperaturer under 70 grader og motstandsdyktig mot enhver konsentrasjon og temperatur av eddiksyre og maur-eddiksyreblandinger. Noen europeiske instrumentprodusenter bruker 904L for viktige deler, som målerørene til massestrømsmålere fra E+H og dekselene til Rolex-klokker.
440C rustfritt stål: Et martensittisk rustfritt stål med den høyeste hardheten blant herdbare rustfrie stål, med en hardhet på HRC57. Den brukes hovedsakelig til dyser, lagre, ventilkjerner, ventilseter, hylser og ventilstammer.
17-4PH rustfritt stål: Et martensittisk nedbørherdende rustfritt stål med HRC44-hardhet, som tilbyr høy styrke, hardhet og korrosjonsbestandighet. Den er ikke egnet for temperaturer over 300 grader og brukes ofte til offshoreplattformer, turbinblader, ventilkjerner, ventilseter, hylser og ventilstammer.
300-serien - krom-nikkel austenittisk rustfritt stål:
301: Tilbyr god duktilitet, egnet for forming av produkter, og kan herde raskt gjennom mekanisk bearbeiding. Den har bedre slitestyrke og utmattelsesstyrke enn 304 rustfritt stål.
302: I hovedsak en variant av 304 med høyere karboninnhold, som oppnår høyere styrke gjennom kaldvalsing.
302B: Inneholder høyere silisium for økt oksidasjonsmotstand ved høye temperaturer.
303 og 303Se: Henholdsvis svovel- og selenholdig rustfritt stål, designet for enkel maskinering og høy overflatelyshet. 303Se rustfritt stål brukes også i applikasjoner som krever varme opprøring.
304N: Inneholder nitrogen for å øke styrken.
305 og 384: Har høyere nikkelinnhold med lav arbeidsherdehastighet, egnet for høye kaldformingsapplikasjoner.
308: Brukes i sveisestenger.