Typer af rustfrit stål

Austenitisk, rustfrit stål

Kendetegnet ved et højt indhold af krom (Cr), højt indhold af nikkel (Ni), lavt indhold af kulstof (C) og ofte tilsætning af molybdæn (Mo). Dette er langt den største og vigtigste gruppe rustfrit stål, og både det almindelige 18/8 og ”syrefast” hører til denne gruppe. Normalt umagnetisk, men bliver svagt magnetisk ved kolddeformation.

 

Mekanisk har austenitisk stål lang ”brudforlængelse” = stor sejhed. Austenitisk stål er relativt blødt og særdeles egnet til plastisk formgivning, f.eks. dybtrækning af køkkenvaske. Sammenlignet med de øvrige typer er austenitterne nærmest ”tyggegummistål”, og netop den gode formbarhed, svejsbarheden og korrosionsbestandigheden gør, at austenitterne stadig er langt den mest anvendte gruppe. Alt lige fra dørhåndtag til enorme bryggeritanke kan laves af austenitisk, rustfrit stål.

 

Austenitisk stål bliver i modsætning til ferritisk stål ikke sprødt ved lave temperaturer og har tillige bedre egenskaber mod krybning ved meget høje temperaturer. Austenitisk stål besidder generelt god korrosionsbestandighed, men er følsom over for kloridinduceret spændingskorrosion. Er derfor ikke altid egnet til meget varme komponenter i vandige medier.

Blandt rustfrit stål er det fortsat 4301- og 4401-klasserne, der fylder mest på verdensplan. Disse rør er ”almindeligt rustfrit” – dvs. 4301.

Martensitisk, rustfrit stål

Typisk 12-16 % Cr, lavt Ni, sjældent Mo og relativt højt kulstof (C, 0,12-1,2 %)). Kan hærdes ved bratkøling til over 1000 HV og pga. den ekstreme hårdhed særdeles velegnet til skærende værktøj, f.eks. kirurgiske instrumenter og højkvalitets-køkkenknive.

Martensitisk stål kan efter hærdning hverken formgives plastisk eller svejses. Ved svejsning eller anden varmebehandling vil stålet miste sin hærdning. Martensitterne er stærkt magnetiske, og pga. det lave Cr-indhold og høje indhold af C har de generelt ringe korrosionsbestandighed. Dette ses ofte ved dyre køkkenknive efter en tur i opvaskemaskinen.

Kirurgiske instrumenter kan fremstilles af martensitisk, rustfrit stål. Dette giver en høj styrke, men desværre en relativt ringe korrosionsbestandighed.

Ferritisk, rustfrit stål

Typisk 12-18 % Cr, lavt Ni, lavt Mo og lavt kulstof (C ≤ 0,12). Ferritterne har samme struktur som sort stål, men pga. det lave kulstofindhold er de ikke hærdbare. Relativt blødt, men ringere sejhed end austenit. Ferritisk stål kan kolddeformeres, men ikke i samme grad som det austenitiske ”tyggegummistål”. De ”stabiliserede” typer er svejsbare (45XX-typerne), og alle er stærkt magnetiske.

De lavest legerede (f.eks. 4003) har relativt ringe korrosionsbestandighed (især i syre), mens de højere (f.eks. 4521) er på linje med syrefast stål med hensyn til grubetæring og til dels spaltekorrosion. Oveni er ferritisk stål det austenitiske langt overlegen med hensyn til den alvorlige spændingskorrosion (SPK).

Pga. det lave nikkelindhold er ferritterne relativt billige og anvendes i stigende grad til formål, hvor man ikke skal bruge austenitternes store formbarhed og svejsbarhed, eller hvor man ønsker en smuk og magnetisk overflade: f.eks. køleskabsdøre, sparkeplader og dørgreb. Af samme grund er verdensforbruget af de ferritiske, rustfri ståltyper stærkt stigende.

Ydermere har ferritisk stål store muligheder i forbindelse med varme komponenter, hvor der er risiko for SPK i både almindelige og syrefaste, rustfri ståltyper, samt hvor der er brug for den termiske ledningsevne, som er bedre end for austenitterne. Den termiske længdeudvidelse svarer til sort ståls, hvilket er ca. 2/3 af den for austenitisk stål.

Ferritisk, rustfrit stål kan med fordel anvendes til emner med tyndt gods,
store materialeomkostninger og enkel forarbejdning. Denne syrisk
fremstillede kande er af 4016 (AISI 430), et meget anvendt materiale
inden for catering. I øvrigt et glimrende eksempel på, at man kan
dybtrække ferritisk, rustfrit stål.

Duplex

”Duplex” er en betegnelse for en helt speciel gruppe af rustfrit stål. Det unikke ved de duplexe stål er, at de ikke som de austenitiske (fx 4301- og 4401-klasserne) eller de ferritiske kromstål (fx 4016 og 4509) er ét-fasede. Duplex stål er to-faset. Det betyder i al sin enkelhed, at godt halvdelen (typisk 55 %) af stålets mikrostruktur er ferritisk, mens resten er austenitisk. Der er således tale om en slags ”gadekryds” mellem de to mest almindelige grupper af rustfrit stål.

 

Udskillelseshærdende, rustfrit stål (precipitation hardening, PH)

Tofaset martensitisk-austenitisk højstyrkestål. Indeholder typisk 15-17 % Cr, 4-8 % Ni, lavt Mo og op til 5 % kobber (Cu). Modningshærder ved forhøjet temperatur gennem udskillelsen af fremmedfaser, hvilket generelt gør PH-legeringerne stærke, men mindre korrosionsbestandige. De mest almindelige er ”15-5 PH” og ”17-4 PH”, som ind imellem bruges til rustfri kædeled og golfkøller, men derudover er udskillelseshærdende stål en sjældent anvendt gruppe af rustfri stål.

En glimrende anvendelse af den relativt sjældne, rustfri 17-4-PH-legering (15-5 PH, EN 1.4542) er golfkøllen. Både slagflade og ”krop” af denne golfkølle er fremstillet af udskillelseshærdende, rustfrit stål.