Viktiga legeringselement i rostfritt stål

Det huvudsakliga legeringselementet i alla typer av rostfritt stål, normalt med 10–25 %. Stålets passiva yta består i huvudsak av kromoxider, och i allmänhet förbättras korrosionsbeständigheten i de flesta media (speciellt punktfrätning och spaltkorrosion) just genom en ökad mängd Cr.

Mekaniskt förbättras brottstyrkan genom ökat innehåll av krom. Detsamma gäller värmebeständighet och motståndskraft mot skalning.

Ferritstabiliserare, det är därför ett ökat krominnehåll måste balanseras med en motsvarande ökning av nickelhalten.

Tillsätts med 0,8–7,5 %. Molybden är ännu bättre än krom vid ”passivering”. Till och med litet innehåll i Mo kommer att förbättra korrosionsbeständigheten anmärkningsvärt mycket, särskilt i sura, anaeroba miljöer. Molybden är bra mot alla former av korrosion, men är tyvärr ett dyrt legeringselement.

Prisskillnaden mellan vanligt rostfritt stål och syrafast rostfritt stål kan i hög grad relateras till molybdenhalten, som ska vara minst 2 %.

Ferritstabiliserare som förbättrar stålets mekaniska hållfasthet och som, liksom krom, kräver extra nickel för att stålet ska bibehålla den austenitiska strukturen.

En skadlig ingrediens vars andel man – liksom för alla andra martensitiska typer – försöker hålla så låg andel som möjligt av. Normalt < 0,08 %; lågkol < 0,03 %. För martensitiska stålkvaliteter är kolinnehållet vanligtvis 0,12–1,2% – ju högre andel, desto hårdare.

C binder Cr, speciellt vid temperaturer 500–580 °C (= sensibilisering), vilket kan orsaka interkristallin korrosion. Därför använder man ofta stål med låg kolhalt, som EN 1.4307 och 4404. C är en kraftfull austenitstabilisator, varför det låga innehållet i modernt stål måste kompenseras med extra Ni om strukturen ska bibehållas. Detta ses i 4306 och 4435.

För närvarande 0–0,5 %. Kvävet förbättrar passiviteten även vid extremt små mängder, men i praktiken är den svår att tillsätta till den smälta metallen. Kväve används ofta i höglegerade austeniter och duplexkvaliteter av stål. Det är den enda austenitstabilisator som gynnar stålets passivitet, och den är speciellt effektiv mot punktfrätning och spaltkorrosion.

Silikoninnehållet är ofta föroreningar från degeln i stålverket. Austenitstabilisator som normalt utgör mindre än 1,0 %. Den har ingen större effekt på korrosionsbeständigheten i det vanliga koncentrationsområdet.

Liksom Si är Mn normalt en förorening i stålet (1–2 %, ibland upp till 5–6 % i AISI 200-klass). Mangan förbättrar stålets varmvalsningsegenskaper och bidrar bara i begränsad utsträckning till att öka dess styrka. Austenitstabilisator som i sig inte har någon stor inverkan på korrosionsförhållandena, men det kan binda svavel till de extremt skadliga mangansulfiderna (MnS).

En förorening och extremt skadligt för korrosionsbeständigheten. Normalt är andelen S < 0,015 %, men rostfina bearbetningsstål kan innehålla 0,15–0,35 %. Svavel bildar mangansulfider (MnS), som gör att stålet är kortspånigt och minskar slitaget på verktyget. Därför är finbearbetningsstål mycket bättre för bearbetning i jämförelse med de ”normala” tuffa austeniterna. Tyvärr är MnS en katastrof för alla typer av korrosionsbeständighet och 4305 är i praktiken mycket mindre korrosionsbeständigt än den vanliga 4301. Svavellegerade stålkvaliteter är inte lämpliga varken för svetsning eller betning.

Liksom S är P en oönskad förorening, men den är mindre katastrofal för korrosionsbeständigheten. Man försöker begränsa dess andel till ett minimum (< 0,045 %) men den är ofta ännu lägre.

0–2 %. Förbättrar korrosionsbeständigheten i sura, anaeroba miljöer (till exempel svavelsyra) genom att påskynda väteutvecklingen och därigenom göra materialet mer oxiderande (= anodiskt skydd). 904L innehåller 1,2–2 % Cu och är särskilt lämpligt för svavelsyra. Cu förstärker PH-legeringar.

Viktiga element, särskilt eftersom både Ti och Nb binder kol och därmed motverkar den skadliga effekten av C i austenitiska stålkvaliteter (sensibilisering och interkristallin korrosion).

Effekten av att tillsätta Ti/Nb är ungefär densamma som att använda lågkolstål, och 4541 och 4571 kan vanligtvis ersättas med 4307 respektive 4404. Från mekanisk synpunkt är Ti-Nb-stål marginellt starkare än lågkolstål (särskilt vid höga temperaturer). Å andra sidan är de svåra att slipa upp på grund av Ti-karbider, och formiergas kan bidra till Ti-nitrider som ger en gulaktig svetssömmen.

I ferritiska stålkvaliteter bidrar Ti och Nb till stabiliseringen av stålet och gör det svetsbart (till exempel 4512, 4509 och 4521).