Ruostumattoman teräksen seokset

Austeniittinen ruostumaton teräs

Austeniittiselle ruostumattomalle teräkselle on ominaista pääasiassa korkea kromipitoisuus (Cr), korkea nikkelipitoisuus (Ni), alhainen hiilipitoisuus (C) ja usein molybdeenin (Mo) lisäys. Tämä teräsryhmä on selvästi suurin ja merkittävin, ja sekä tavallinen 18/8 että haponkestävä laji kuuluvat tähän ryhmään. Se ei yleensä ole magneettinen, mutta kylmä muodonmuutos tekee siitä hieman magneettisen.

Mekaanisilta ominaisuuksiltaan austeniittisen teräksen murtovenymä on pitkä, ts. erinomainen. Austeniittinen teräs on suhteellisen pehmeää ja sopii erityisen hyvin plastiseen muovailuun esimerkiksi keittiöaltaiden syvävedossa. Muihin lajeihin verrattuna austeniittiset teräkset ovat lähes "purukumiterästä", ja erinomaisen muovattavuuden, hitsattavuuden ja korroosionkestävyyden ansiosta austeniittiset lajit ovat tähän mennessä käytetyimpiä. Austeniittista ruostumatonta terästä käytetään moniin eri tarkoituksiin, esimerkiksi ovenkahvojen ja valtavien panimosäiliöiden valmistukseen.

Ferriittisestä teräksestä poiketen austeniittinen teräs ei haurastu alhaisissa lämpötiloissa, ja sillä on paremmat ominaisuudet kutistumista vastaan korkeissa lämpötiloissa. Austeniittisella teräksellä on yleensä hyvä korroosionkestävyys, mutta se on altis kloridin aiheuttamalle jännityskorroosiolle. Siksi austeniittinen teräs ei aina sovellu erittäin kuumille komponenteille vesiympäristöissä.

Klassiset 4301- ja 4401-seokset ovat edelleen yleisimmin käytettyjä ruostumattomia teräksiä maailmanlaajuisesti. Nämä putket ovat "tavallista ruostumatonta terästä", mikä tarkoittaa seosta 4301.

Ferriittinen ruostumaton teräs

Ferriittinen ruostumaton teräs sisältää tavallisesti 12–18 % kromia, vähän nikkeliä ja hiiltä (C ≤ 0,12). Ferriittisillä teräksillä on sama metallurginen rakenne kuin niukkahiilisellä teräksellä, mutta alhaisen hiilipitoisuuden vuoksi niitä ei voi karkaista. Se on suhteellisen pehmeää, mutta sen sitkeys on heikompi kuin austeniittisen teräksen. Ferriittistä terästä voidaan kylmämuovata, mutta ei samalla tavoin kuin austeniittista "purukumiterästä". Stabiloidut lajit ovat hitsattavissa (45XX-tyypit), ja ne kaikki ovat erittäin magneettisia.

Vähiten seostetulla teräksellä (esim. 4003) on suhteellisen huono korroosionkestävyys (erityisesti hapossa), kun taas suuremmalla seostuksella (esim. 4521) se on verrattavissa haponkestävään teräkseen pistekorroosion ja osittain rakokorroosion osalta. Ferriittinen teräs on lisäksi huomattavasti austeniittista terästä parempi vakavan jännityskorroosion suhteen.

Alhaisen nikkelipitoisuuden vuoksi ferriittiset teräkset ovat suhteellisen halpoja ja niitä käytetään yhä useammin tarkoituksiin, joissa austeniittisen teräksen muovattavuus ja hitsattavuus eivät ole olennaisia tai joissa tarvitaan kaunista ja magneettista pintaa (esim. jääkaapin ovissa, potkulevyissä tai ovenkahvoissa). Samoista syistä ferriittisten ruostumattomien teräslajien maailmanlaajuinen kulutus kasvaa merkittävästi.

Lisäksi ferriittinen teräs tarjoaa huomattavia mahdollisuuksia lämpökomponentteihin, joissa on olemassa jännityskorroosion vaara sekä tavallisessa että haponkestävässä ruostumattomassa teräksessä ja joissa vaaditaan lämmönjohtavuutta, mikä on parempi kuin austeniittisessa teräksessä. Lämpöpituussuuntainen laajeneminen vastaa mustaa terästä, joka on noin 2/3 austeniittiseen teräkseen verrattuna.

Ferriittistä ruostumatonta terästä voidaan käyttää hyvin ohuiden esineiden käsittelyyn, korkeisiin materiaalikustannuksiin ja yksinkertaiseen prosessointiin. Tämä kannu on valmistettu Syyriassa 4016-seoksesta (AISI 430), jota käytetään yleisesti ateriapalvelualalla. Tämä on loistava esimerkki siitä, miten ferriittinen ruostumaton teräs kestää syvävetoa.

Duplex-teräkset

Duplex-termi viittaa erityiseen ruostumattoman teräksen ryhmään. Austeniittisesta teräksestä (esim. klassiset 4301- ja 4401-seokset) tai ferriittisestä kromiteräksestä (esim. 4016 ja 4509) poiketen Duplex-teräs ei ole yksifaasinen. Duplex on kaksifaasiteräs. Tämä tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että hieman yli puolet (tyypillisesti 55 %) teräksen mikrorakenteesta on ferriittistä ja loput austeniittista. Tällä tavoin Duplex-teräs voidaan luokitella kahden yleisimmän ruostumattoman teräsryhmän risteykseksi.

 

 

Erkaumakarkaistu ruostumaton teräs (PH)

Erkaumakarkaistu ruostumaton teräs (PH) on kaksifaasinen martensiittinen, erittäin luja teräs. Se sisältää yleensä 15–17 % kromia, 4–8 % nikkeliä, vähän molybdeeniä ja enintään 5 % kuparia (Cu). Erkaumakarkaisu tapahtuu korkeammissa lämpötiloissa erottamalla vieraat faasit toisistaan, minkä ansiosta PH-seokset ovat yleensä lujia, mutta niiden korroosionkestävyys on heikompi. Yleisimmät ruostumattomat PH-terästyypit ovat "15-5 PH” ja "17-4 PH”, joita käytetään toisinaan ruostumattomien ketjulenkkien ja golfmailojen valmistamiseen. Näiden esimerkkien lisäksi erkaumakarkaistu teräs on harvoin käytetty ruostumattoman teräksen ryhmä.

Yllä olevat esimerkit havainnollistavat suhteellisen harvinaisen ruostumattoman 17-4 PH-seoksen (15-5 PH, EN 1.4542) erinomaista käyttöä. Sekä golfmailan iskupinta että “runko" on valmistettu erkaumakarkaistusta ruostumattomasta teräksestä.