Mis on roostevaba teras? Roostevaba teras on suur rühm materjale, millel kõigil on ühine see, et põhielement on raud (sellest „terasest“) ja kroomi (Cr) sisaldus on vähemalt 10,5%. Lisaks kroomile ja rauale võib teras sisaldada palju muid legeerelemente. See võib olla näiteks nikkel (Ni), süsinik, (C) ja molübdeen (Mo). Erinevad sulamid teenivad kas terase mehaanilise ja/või korrosiooniga seotud omaduste parandamise eesmärki. Lisaks terase täiustamisele on sulamielementide tähtsus selles, mis tüüpi roostevaba terasega on tegu. Sama kehtib ka kroomi koguse kohta. Nimelt on kroomi ja sulamite sisaldus see, mis on oluline määramaks, millisesse rühma või roostevaba terase hulka toode kuulub. Kokku on roostevaba terast viit tüüpi – või klassi –: austeniit, ferriit, martensiit, dupleks ja superdupleks.
Madalaimalt legeeritud roostevaba terase kvaliteediliigid (nt EN 1.4003) sisaldavad ainult 10,5% kroomi, ülejäänud osa on raud, ning need leiutati juba 1912. aastal. Juba 1913. aastal leiutati Saksamaal mehaaniliste omaduste tarvis nikli legeerimine ja 1920. aastal avastati, et isegi väikese koguse molübdeeni (Mo) legeerimine parandab tohutult korrosioonikindlust. Nii sündisid happekindlad teraseliigid. Roostevaba terast võib kristallstruktuuri järgi jaotada eri roostevaba terase liikideks, mis jagunevad viieks peamiseks rühmaks.
Roostevaba terase tüübid
Roostevaba austeniitterast iseloomustab peamiselt kõrge kroomi (Cr) ja nikli (Ni) sisaldus, madal süsiniku (C) sisaldus ning sageli on lisatud molübdeeni (Mo). See teraste rühm on kaugelt kõige suurem ja olulisem ning sellesse rühma kuuluvad nii tavalised 18/8 kui ka happekindlad terased. See on tavaliselt mittemagnetiline, kuid muutub külmtöötlemise tagajärjel nõrgalt magnetiliseks.
Mehaanilisest vaatenurgast on austeniitterase katkevenivus suur, mis tähendab suurt sitkust. Austeniitteras on suhteliselt pehme ja sobib eriti hästi plastvormimiseks, näiteks köögivalamu sügavpressimiseks. Võrreldes ülejäänud liikidega on austiniitterased peaaegu „närimiskummist teras“ ja just suurepärane vormitavus, keevitatavus ja korrosioonikindlus teevad austeniitterasest ülekaalukalt kõige enam kasutatava rühma. Roostevabast austeniitterasest võib valmistada kõike alates uksekäepidemetest kuni tohutute õlleankruteni.
Erinevalt ferriitterasest ei muutu austeniitteras madalatel temperatuuridel hapraks ja see tõmbub kõrgetel temperatuuridel vähem kokku. Austeniitteras on üldiselt hea korrosioonikindlusega, kuid on tundlik kloriidide põhjustatud pingekorrosiooni suhtes. Seetõttu austeniitteras ei sobi alati veekeskkonnas kõrgelt kuumutatavate komponentide jaoks.
Roostevabade teraste seas on see endiselt kogu maailmas ülekaalus 4301- ja 4401-klassika. Need torud on „tavalised roostevabad“ ehk 4301.
Roostevaba martensiitteras
Roostevaba martensiitteras sisaldab tavaliselt 12–16% kroomi, vähe niklit, harva molübdeeni ja suhteliselt palju süsinikku (C, 0,12–1,2%). Seda saab karastada kiire jahutamise teel üle 1000 HV ja tänu erakordsele kõvadusele sobib see eriti hästi lõikeriistade, näiteks kirurgiliste seadmete ja kvaliteetsete kööginugade valmistamiseks.
Pärast karastamist ei saa martensiitterast plastiliselt vormida ega keevitada. Teras kaotab oma karastuse, kui seda keevitada või muul viisil kuumtöödelda. Martensiitterased on tugevalt magnetilised ning madala kroomi- ja kõrge süsinikusisalduse tõttu on neil üldiselt halb korrosioonikindlus. Seda on sageli näha, kui kallist kööginuga on pestud nõudepesumasinas.
Roostevabast martensiitterasest saab valmistada kirurgilisi seadmeid. See annab neile suure tugevuse, kuid kahjuks suhteliselt väikse korrosioonikindluse.
Roostevaba ferriitteras
Roostevaba ferriitteras sisaldab tavaliselt 12–18% kroomi ning vähe niklit ja süsinikku (C ≤ 0,12). Ferriitidel on samasugune metallurgiline struktuur nagu karastamata terasel, kuid madala süsinikusisalduse tõttu ei ole need karastatavad. See on suhteliselt pehme, kuid võrreldes austeniitterasega halvema sitkusega. Ferriitterast saab külmtöödelda, kuid mitte samal määral kui „närimiskummist“ austeniitterast. Stabiliseeritud liigid on keevitatavad (45XX liigid) ja kõik need on tugevalt magnetilised.
Madalaimalt legeeritud (nt 4003) on suhteliselt halva korrosioonikindlusega (eriti happes), samas kui kõrgemalt legeeritud (nt 4521) on punktkorrosiooni ja osaliselt pilukorrosiooni osas võrreldavad happekindla terasega. Lisaks sellele on ferriitteras võrreldes austeniitterasega palju parem tugeva pingekorrosiooni suhtes.
Madala niklisisalduse tõttu on ferriitterased suhteliselt odavad ja neid kasutatakse üha enam eesmärkidel, kus austeniitterase vormitavus ja keevitatavus ei ole olulised või kui soovitakse ilusat ja magnetilist pinda, näiteks külmkapiuksed, kaitseplaadid või uksekäepidemed. Samadel põhjustel suureneb roostevaba ferriitterase liikide ülemaailmne tarbimine märkimisväärselt.
Lisaks sellele annab ferriitteras suured võimalused kuumutatavate komponentide jaoks, kus nii tavalise kui ka happekindla roostevaba terase liikidel on pingekorrosiooni oht, ning kus on nõutav soojusjuhtivus, mis ferriitterasel on parem kui austeniitterasel. Termiline pikipaisumine vastab musta terase omale, mis on ligikaudu 2/3 austeniitterase omast.
Roostevaba ferriitterast saab soodsalt kasutada õhukeste toodete, kõrgete materjalikulude ja lihtsa töötlemise korral. See Süürias toodetud kann on valmistatud materjalist 4016 (AISI 430), mis on toitlustuses laialdaselt kasutatav materjal. See on muide fantastiline näide sellest, et roostevaba ferriitterast saab sügavpressida.
Dupleks
„Dupleks“ on termin väga erilise roostevaba teraserühma kohta. Dupleksterase ainulaadsus seisneb selles, et erinevalt austeniitterasest (nt 4301 ja 4401-klassika) või kroom-ferriitterasest (nt 4016 ja 4509) ei ole see ühefaasiline. Dupleksteras on kahefaasiline. Lihtsustatult öeldes tähendab see, et veidi üle poole (tavaliselt 55%) terase mikrostruktuurist on ferriitne, ülejäänud aga austeniitne. Seega võib dupleksterase liigitada kahe kõige tavalisema roostevaba terase rühma „ristumispunktiks“.
Vanandamisega karastatud (Precipitation Hardening, PH) roostevaba teras
Vanandamisega karastatud (PH) roostevaba teras on kahefaasiline kõrge tugevusega martensiit-austeniitteras. See sisaldab tavaliselt 15–17% kroomi, 4–8% niklit, vähesel määral molübdeeni ja kuni 5% vaske (Cu). Vanandamisega karastamine toimub kõrgematel temperatuuridel võõrfaaside eraldamise teel, mis muudab PH-sulamid üldiselt tugevaks, kuid vähem korrosioonikindlaks. Kõige levinumad roostevaba PH-terase tüübid on „15–5 PH“ ja „17–4 PH“, mida mõnikord kasutatakse roostevabade ketilülide ja golfikeppide tootmiseks. Peale nende näidete on vanandatud teras harva kasutatav roostevaba terase rühm.
Ülaltoodud näited illustreerivad suhteliselt haruldase roostevaba 17–4 PH-sulami (15–5 PH, EN 1.4542) hiilgavat kasutamist. Nii löögipind kui ka golfikepi „keha“ on valmistatud vanandamisega karastatud roostevabast terasest.