Austenitisk, rustfrit stål

Kendetegnet ved en betydelig høj koncentration af krom (Cr), en rig mængde nikkel (Ni), et lavt kulstofindhold (C) og ofte tilsat molybdæn (Mo), udgør austenitisk stål den mest betydningsfulde gruppe inden for rustfrit stål. Både det almindelige 18/8-stål og “syrefast” stål tilhører denne gruppe, der normalt er umagnetisk, men kan blive svagt magnetisk ved kolddeformation.

Mekanisk set har austenitisk stål en imponerende “brudforlængelse,” hvilket betyder stor sejhed. Dets relative blødhed gør det særdeles velegnet til plastisk formgivning, som f.eks. dybtrækning af køkkenvaske. Austenitterne, også kendt som “tyggegummistål,” udmærker sig ved deres gode formbarhed, svejsbarhed og korrosionsbestandighed, hvilket gør dem til den mest udbredte gruppe. Alt lige fra små dørhåndtag til massive bryggeritanke kan konstrueres af austenitisk, rustfrit stål.

Austenitisk stål adskiller sig fra ferritisk stål ved ikke at blive sprødt ved lave temperaturer og har samtidig bedre modstandsdygtighed mod krybning ved meget høje temperaturer. Selvom det generelt besidder en god korrosionsbestandighed, er austenitisk stål følsomt over for kloridinduceret spændingskorrosion, hvilket kan gøre det mindre egnet til meget varme komponenter i vandige medier.

På verdensplan domineres markedet stadig af 4301- og 4401-klasserne inden for rustfrit stål. Disse rør, især dem af den almindelige 4301-type, forbliver populære og anvendes bredt inden for forskellige industrielle applikationer.

Austenitisk stål repræsenterer ikke blot en materialekategori, men en standard inden for rustfrit stål med karakteristika, der har gjort det til det foretrukne valg inden for forskellige industrier og anvendelsesområder.

Den imponerende “brudforlængelse” og store sejhed gør mekaniske egenskaber af austenitisk stål enestående. Dets blødhed er ikke blot en teknisk fordel, men åbner også op for utallige muligheder inden for plastisk formgivning. Dybtrækning af køkkenvaske er blot et eksempel på, hvordan dette stål kan tilpasses komplekse former og designs.

Austenitternes karakteristik som “tyggegummistål” understreger deres bemærkelsesværdige formbarhed, svejsbarhed og enestående korrosionsbestandighed. Dette gør dem til det mest foretrukne valg inden for en bred vifte af applikationer. Fra små detaljer som dørhåndtag til store konstruktioner som bryggeritanke har austenitisk, rustfrit stål vist sig som en alsidig og pålidelig løsning.

Sammenlignet med ferritisk stål undgår austenitisk stål at blive sprødt ved lave temperaturer og har overlegne egenskaber mod krybning ved ekstremt høje temperaturer. Selvom det generelt besidder fremragende korrosionsbestandighed, er det vigtigt at notere sig dets følsomhed over for kloridinduceret spændingskorrosion, hvilket kræver overvejelse ved valg af komponenter til varmeapplikationer i vandige miljøer.

Globalt set er klasserne 4301 og 4401 fortsat dominerende inden for rustfrit stål. Især den almindelige 4301-type forbliver et førsteklasses valg og anvendes bredt i industrielle og kommercielle sammenhænge. Dette vidner om den vedvarende popularitet og pålidelighed af austenitisk stål som det foretrukne materialevalg.

Ferritisk stål, – rustfri stål 

Normalt indeholder ferritisk stål mellem 12-18% krom, lavt indhold af nikkel, lavt molybdæn og et begrænset kulstofindhold (C ≤ 0,12). Ferritterne deler samme struktur som sort stål, men på grund af det lave kulstofindhold er de ikke hærdbare.

Selvom de er relativt bløde, har de ringere sejhed end austenit. Ferritisk stål kan undergå kolddeformation, men ikke i samme omfang som det elastiske austenitiske “tyggegummistål”. De “stabiliserede” typer, såsom 45XX-typerne, er svejsbare og alle udviser stærk magnetisme.

I forhold til korrosionsbestandighed varierer ferritisk stål. De mindst legerede typer, som f.eks. 4003, har relativt begrænset korrosionsbestandighed, især i syre.

På den anden side kan de højere legerede typer, f.eks. 4521, konkurrere med syrefast stål vedrørende grubetæring og delvist spaltekorrosion. Ferritisk stål overstiger dog betydeligt austenitisk stål, når det kommer til alvorlig spændingskorrosion (SPK).

På grund af det lave nikkelindhold er ferritterne mere økonomiske og anvendes stigende til formål, hvor den store formbarhed og svejsbarhed af austenitterne ikke er afgørende, eller hvor en smuk og magnetisk overflade ønskes.

Eksempler inkluderer køleskabsdøre, sparkeplader og dørgreb. Den globale anvendelse af ferritisk rustfrit stål stiger betydeligt af samme årsag.

Ferritisk stål har også betydelige fordele inden for varme komponenter, især hvor risikoen for SPK er høj i både almindelige og syrefaste, rustfri ståltyper. Dets termiske ledningsevne, overlegen i forhold til austenit, gør det velegnet til specifikke anvendelser. Den termiske længdeudvidelse svarer til sort stål, hvilket er ca. 2/3 af den for austenitisk stål.

Endvidere kan ferritisk, rustfrit stål med fordel anvendes til emner med tyndt gods, store materialeomkostninger og enkel forarbejdning.

En bemærkelsesværdig illustration af dette er en kande fremstillet af 4016 (AISI 430), et udbredt materiale inden for catering og et eksempel på, at dybtrækning af ferritisk, rustfrit stål er fuldt ud muligt.

Ferritisk stål udgør en vigtig kategori inden for rustfrit stål med karakteristika, der gør det ideelt til specifikke anvendelser. Med typisk 12-18% krom, lavt nikkelindhold, lavt molybdæn og begrænset kulstof (C ≤ 0,12) har ferritisk stål en struktur lignende sort stål, men mangler hærdningsevne på grund af det lave kulstofindhold. Sammenlignet med austenit har ferritterne en vis blødhed, men en lavere sejhed.

Ferritisk stål kan underkastes kolddeformation, dog ikke i samme omfang som den mere formbare austenit. De “stabiliserede” typer, som f.eks. 45XX-typerne, er svejsbare og udviser stærk magnetisme.

Korrosionsbestandigheden varierer mellem forskellige typer ferritisk stål. De mindre legerede, som f.eks. 4003, viser relativt begrænset korrosionsbestandighed, især i syre, mens de højere legerede, som f.eks. 4521, kan konkurrere med syrefast stål vedrørende grubetæring og delvis spaltekorrosion. Ferritisk stål skiller sig dog ud ved sin overlegne modstand mod alvorlig spændingskorrosion (SPK).

Med sit lavere nikkelindhold er ferritisk stål mere økonomisk og anvendes i stigende grad i situationer, hvor austeniternes formbarhed og svejsbarhed ikke er kritiske.

Dets smukke og magnetiske overflade gør det velegnet til anvendelser som køleskabsdøre, sparkeplader og dørgreb. Den stigende anvendelse på verdensplan vidner om den tiltagende anerkendelse af ferritisk ståls fordele.

Ferritisk stål har også betydelige fordele i varme komponenter, især i situationer med høj risiko for SPK. Den termiske ledningsevne, overlegen i forhold til austenit, gør det velegnet til specifikke opgaver, og den termiske længdeudvidelse svarer til sort stål, hvilket udgør ca. 2/3 af austenitisk ståls udvidelse.

Desuden er ferritisk, rustfrit stål ideelt til emner med tyndt gods, store materialeomkostninger og enkel forarbejdning. Et eksempel herpå er en 4016 (AISI 430) kande, der ikke kun er en almindelig anvendelse inden for catering, men også demonstrerer den mulighed, der ligger i at dybtrække ferritisk, rustfrit stål.

Martensitisk rustfrit stål

Martensitisk rustfrit stål udgør en særlig kategori, der typisk indeholder 12-16% krom, lavt nikkelindhold, sjældent molybdæn og en relativt høj koncentration af kulstof (0,12-1,2%). Dets bemærkelsesværdige egenskaber inkluderer muligheden for hærdning ved bratkøling, hvilket resulterer i en ekstrem hårdhed på over 1000 HV.

Denne karakteristika gør det særdeles velegnet til anvendelser inden for skærende værktøj, som eksempelvis kirurgiske instrumenter og højkvalitets-køkkenknive.

Martensitisk stål, på trods af sin imponerende hårdhed, har nogle begrænsninger. Efter hærdning kan det hverken formgives plastisk eller svejses. Enhver form for varmebehandling, herunder svejsning, vil resultere i tab af stålets hærdning.

Den stærke magnetisme af martensitterne er bemærkelsesværdig, og på grund af det lave kromindhold og høje kulstofindhold, viser de generelt ringe korrosionsbestandighed. Dette fænomen ses ofte ved dyre køkkenknive efter gentagen eksponering for opvaskemaskinen.

Selvom martensitisk, rustfrit stål er ideelt til anvendelser, der kræver høj styrke som i kirurgiske instrumenter, må det tages i betragtning, at korrosionsbestandigheden kan være relativt begrænset.

Dette er en vigtig overvejelse, især når det gælder langvarig eksponering for aggressive miljøer. Vægtlægningen af stålets styrke og dets evne til at bevare denne styrke under specifikke forhold er afgørende for at træffe informerede valg ved valg af materialer til forskellige applikationer.

Duplex, – rustfristål 

“Duplex” refererer til en særlig kategori af rustfrit stål, der adskiller sig markant fra de enkeltfasede austenitiske (f.eks. 4301- og 4401-klasserne) eller de ferritiske kromstål (f.eks. 4016 og 4509). Hvad der gør duplex stål unikt er, at de er tofasede i deres mikrostruktur, i modsætning til de enkeltfasede varianter.

Denne tofasede karakter betyder, at omkring halvdelen (typisk 55%) af stålets mikrostruktur er ferritisk, mens den resterende del er austenitisk. Dette resulterer i en art af “krydsning” mellem de to mest almindelige grupper af rustfrit stål.

Den tekniske kompleksitet af duplex stål opstår fra dets evne til at opretholde to forskellige faser inden for samme struktur.

Den ferritiske fase bidrager med styrke og korrosionsbestandighed, mens austenitisk fase bringer formbarhed og svejsbarhed til bordet. Dette gør duplex stål særdeles velegnet til applikationer, hvor en kombination af mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed er afgørende.

I praksis repræsenterer duplex stål en avanceret “gadekryds” mellem de traditionelle rustfrie ståltyper, og dets unikke sammensætning åbner op for en bred vifte af anvendelser, især i miljøer, hvor der kræves en optimal balance mellem styrke og korrosionsmodstand. Den tekniske kompleksitet i at opretholde denne tofasede struktur gør duplex stål til et værdifuldt valg i ingeniør- og industrielle applikationer, hvor høje krav til både mekaniske og korrosive påvirkninger skal imødekommes.