Rostfritt stål

Från Rilpedia

Texten från svenska Wikipedia

Skulpturen Begynnelse utförd i rostfritt stål av Alexius Huber.

Rostfritt stål är en järnlegering som har god motståndskraft mot korrosion (rost) och andra kemiska angrepp.

Allmänt

Rostfritt ståls motståndskraft mot korrosion kommer av att stålet legerats med krom. Då kromhalten överstiger ca 10,5 % bildas på stålet en tunn hinna som passivt skyddar det underliggande stålet mot vidare oxidation. Ytskiktet, som består av kromoxid, är bara ett fåtal nanometer tjockt och osynligt för blotta ögat. Om stålets yta skadas, återbildas ytskiktet mycket snabbt förutsatt att det finns syre tillgängligt i omgivningen. Den kemiska motståndskraften i rostfritt stål ökar med stigande kromhalt, men den ökar även med minskande kolhalt så man försöker hålla kolhalten i rostfritt stål under 0,25 %.

Rostfritt stål uppfanns av Harry Brearley år 1912 som under experiment med olika legeringar till kanonrör upptäckte att järn-kromlegeringar inte rostade.

En allmänt förekommande missuppfattning om rostfritt stål är att det inte rostar överhuvudtaget. Faktum är dock att allt stål kan rosta under rätta betingelser, men rostfritt stål har en betydligt högre motståndskraft mot rostangrepp och annan korrosion än andra stål. Den rekommenderade benämningen är därför rosttrögt stål.

Olika typer av rostfritt stål

Det finns minst ett tusental olika typer av rostfria stål som framställs kommersiellt, alla med sina unika egenskaper och speciella användningsområden, men det går att dela in alla dessa i mindre grupper av rostfria stål efter användningsområde och efter struktur.

Klassificering efter användningsområde

Rostfritt stål

Vanligt rostfritt stål innehåller minst 13 % krom och används till stålföremål som skall användas i miljöer med måttligt stora kemiska påfrestningar, ofta i sötvatten eller material som ofta blötläggs, t ex matbestick, rakblad och knivar. Rostfritt stål som innehåller mellan 13-18 % krom och ingen nickel kallas även kromstål.

Syrafast stål

Syrafasta eller syrabeständiga stål innehåller förutom järn och krom även en del nickel och/eller mangan samt mindre kvantiteter av andra metaller som molybden, niob och titan. Denna typ av rostfritt stål är den vanligaste typen som framställs i världens stålbruk.

Syrafast stål används i miljöer med mer kännbara kemiska påfrestningar, t ex i diskbänkar av stål, kastruller, matbestick, rördelar, rostfria skruvar och muttrar, samt detaljer som kommer i kontakt med syror. Till knivblad brukar man dock undvika stål med nickel eftersom de är svårare att slipa och behålla en vass egg på, istället används olika typer av kromstål för detta ändamål. Stållegering som innehåller både krom och nickel kallas även för kromnickelstål.

Värmebeständigt stål

Stål med högre kromhalt, omkring 25 % krom, kan utsättas för höga temperaturer utan att brännas eller missfärgas och kallas därför värmebeständiga eller oxidationsbeständiga stål. Det används till föremål som skall användas i varma miljöer t ex detaljer i ugnar och motorer. (se Värmebeständiga stål).

Klassificering efter struktur

Martensitiskt rostfritt stål

Martensitiska rostfria stål har en martensitisk struktur. De har en kromhalt 12-18 %, kolhalt 0,1-0,3 %. Stålen är magnetiska och härdbara. Till denna grupp tillhör vissa typer av kromstål.

Martensitiska rostfria stål är ganska hårda stål som används i miljöer där stålet utsätts för måttliga angrepp, t ex i olika eggverktyg som knivar och saxar. Stålet har dålig svetsbarhet och används därför inte som konstruktionsstål.

Ferritiskt rostfritt stål

Ferritiska rostfria stål har en kromhalt 12-30 %, kolhalt under 0,1 %. De har en ferritisk struktur. De är magnetiska men kan inte härdas. Vissa typer av kromstål och värmebeständiga stål tillhör denna kategori. Stålet har en dålig svetsbarhet och används inte som konstruktionsstål. Det används enbart i miljöer där stålet utsätts för måttliga angrepp (se korrosion nedan).

Austenitiskt rostfritt stål

Austenitiska rostfria stål utgör den största gruppen av rostfria stål. De har en austenitisk struktur vilket medför att de är omagnetiska och att de inte kan härdas.

Stålen består av krom (12-30 %) och nickel (7-30 %) samt andra metaller, ofta molybden (2-3 %). Kolhalten i dessa stål är mycket låg, i regel under 0,05 %. Rostfritt stål av denna typ är enklare att arbeta med än andra stålkvaliteter. Det är lätt formbart, och den låga kolhalten gör att det är lättare att svetsa i än andra typer av rostfritt stål. De austenitiska rostfria stålen har därför stort användningsområde som konstruktionsstål och som rörledningar. Syrafasta stål tillhör denna kategori av rostfria stål.

En mycket vanlig legering ur denna kategori är 18/8-stål (även 18/10-stål) som är legerat med 18 % krom och 8 % (10 %) nickel. Rostfritt husgeråd som grytor, kastruller m m är ofta gjorda av 18/8-stål. Bestick framställda av 18/8-stål har en tendens att svärta ned vissa typer av porslin. Vissa maskindiskmedel gör att den passiviserande hinna, som bildas naturligt på alla stål av denna typ, blir tämligen mörk i en gråblå nyans. Detta innebär inte att föremålen är dåligt diskade, utan är snarare positivt genom att korrosionshållfastheten ökat. Det finns alltså ingen anledning att försöka putsa bort den mörka färgen på hushållsgodset.

Ferrit-austenitiskt (duplex) rostfritt stål

Ferrit-austenitiska rostfria stål, även kallat duplexa stål, innehåller krom (upp till 29 %), nickel (5-8 %), molybden (1-4 %), kol under 0,03 % samt kväve 0,4 %. De har god korrosionsbeständighet och hög mekanisk hållfasthet och lämpar sig i miljöer med höga kloridhalter, t ex i konstruktioner vid kuster.

Detta stål är ett starkare material än de austenitiska stålen och det har även en god svetsbarhet samt god formbarhet så det lämpar sig mycket bra i konstruktioner. Duplexa stål är magnetiska och ej härdbara.

Martensit-austenitiskt rostfritt stål

Martensit-austenitiska rostfria stål består av krom (13-16 %), nickel (5-6 %), molybden (1-2 %) och kol (0,04-0,08 %). De är magnetiska och härdbara. Stålet har god svetsbarhet och används bl a i turbiner och propellrar.

Korrosion

Även rostfria stål drabbas av korrosion beroende på dess miljö. De kan drabbas av gropfrätning i närvaro av oxidationsmedlel såsom saltvatten. Gropfrätning innebär att passivfilmen brister i en punkt varvid punkten blir anod och det omgivande stålet katod. Det innebär att oxidationen sker i punkten, d v s metallen angrips i en punkt som gröps ur. Korrosionen görs möjlig dels genom komplexbildningen mellan metalljoner och Cl ^–, dels genom att hydrolysen är sur vilket sänker pH i gropen.

Dock kan nämnas att austenitiska rostfria stål klarar av miljöer med saltvatten tack vare en tillsats av lite molybden. En vanlig sammansättning av rostfritt stål för att motstå saltvatten är, förutom järn, 18 % krom, 10 % nickel och 3 % molybden.

Korngränsfrätning

Om man svetsar ett austenitiskt stål med hög kolhalt, riskerar man att stålet lokalt blir sensibiliserat genom Cr-karbidutskiljningar, som uppstår på korngränser. Cr-halten är intill karbidutskiljningar lägre än inom korn. Det innebär att korrosionshärdigheten minskar tydligt. Man undviker risken för sensibilisering genom att välja ett stål med tillräckligt låg kolhalt (vanligen max 0,03 %) eller stål stabiliserade med titan.

Rostfria stål i standarder

• SS-EN 10088-1:2005 "Rostfria stål - Del 1: Förteckning över rostfria stål"
• SS-EN 10088-2:2005 "Rostfria stål - Del 2: Tekniska leveransbestämmelser för plåt och band av korrosionsbeständiga stål för allmänna ändamål"
• SS-EN 10088-3:2005 "Rostfria stål - Del 3: Tekniska leveransbestämmelser för halvfabrikat, stång, valstråd, tråd, profiler och blanka produkter av korrosionsbeständiga stål för allmänna ändamål"
• SS-EN 10028-7 "Platta produkter av stål för tryckbärande anordningar - Del 7: Rostfria stål"
• SS-EN 10296-2:2005 "Svetsade runda rör för allmänna ändamål - Tekniska leveransbestämmelser - Del 2: Rostfria stål"
• SS-EN 10217-7:2005 "Svetsade rör av stål för tryckändamål - Tekniska leveransbestämmelser - Del 7: Rör av rostfria stål"
• SS-EN 10312 "Svetsade rör av rostfria stål för vattenledningar inklusive rör för dricksvatten - Tekniska leveransbestämmelser
• SS-EN ISO 3651-2 "Bestämning av rostfria ståls härdighet mot korngränsfrätning - Del 2: Ferritiska, austenitiska och austenit-ferritiska (duplexa) rostfria stål - Korrosionsprovning i svavelsyrelösning (ISO 3651-2:1998)"

Motsvarande stål i olika standarder

Se även

• Wikimedia Commons har media som rör Rostfritt stål
  Bilder & media
• konstruktionsstål

Externa länkar

• Artiklar om Rostfritt by International Stainless Steel Forum