Rustfritt stål
Rustfritt stål er en samlebetegnelse for legeringer som oppfyller to kriterier:
- Primærmetallet er jern (Fe)
- Inneholder minimum 10.5% krom (Cr)
I motsetning til kobber og aluminium er rustfritt stål derfor en legering og ikke et metall - stål finnes ikke som grunnstoff.
I tillegg til krom legeres rustfritt stål ofte med metaller som nikkel, mangan og molybden - legeringer med høyt innhold av molybden er det vi kjenner som «syrefaste» kvaliteter.
Rustfritt stål ble oppfunnet på begynnelsen av 1900-tallet og er derfor et relativt nytt materiale. Det ble imidlertid raskt populært, og i dag er rustfritt stål et av de mest brukte materialene i industrien.
Hva brukes rustfritt stål til?
Alt fra kjøkkenvasker til maskindeler og store tanksystemer lages av rustfritt stål på grunn av dets holdbarhet (under de rette forholdene) og generelle bearbeidbarhet.
Tanker og rørsystemer i næringsmiddel- og farmasøytisk industri er et av de typiske bruksområdene for rustfritt stål. Her har rustfritt stål fordelen av lav overflateruhet og god korrosjonsbestandighet, og det er derfor lett å holde rent. I næringsmiddel- og farmasøytisk industri bygges hele prosessanlegg med plater, stenger og beslag i rustfritt stål.
Hvis stålet skal brukes i næringsmiddelproduksjon, trenger du en samsvarserklæring for å sikre at stålet er godkjent for kontakt med næringsmidler. Du finner alle Alumecos samsvarserklæringer her.
Nederst på siden finner du en generell oversikt over typiske bruksområder for de ulike typene rustfritt stål.
Maskinering
Rustfritt stål er generelt godt egnet for maskinell bearbeiding. Dette gjelder både skjærende bearbeiding, som spon- og fresing, og bearbeiding som sveising og bøying.
Typer av rustfritt stål
Rustfritt stål deles vanligvis inn i tre typer:
- Austenitt
- Ferritt
- Martensitt
Videre finnes det to undertyper, superaustenitt og duplex, som er kombinasjoner av de tre hovedtypene.
De fem ståltypene har hver sin karakteristiske legeringssammensetning og har derfor ulike styrker og svakheter.
Fysiske egenskaper
|
|
Enhet |
Austenitt EN1.4404 (316L) |
Ferritt EN1.4016 (430) |
Martensitt EN1.4057 (431) |
|
Tetthet |
g/cm3 |
7.9 |
7.7 |
7.0 |
|
Smeltepunkt |
°C |
1375-1400 |
1425-1510 |
1430-1510 |
|
E-modul |
MPa |
200.000 |
200.000 |
215.000 |
|
PREN* |
|
23,1 |
16,0 |
15,0 |
|
Termisk ekspansjonskoeffisient |
µm/m*K |
16,0 |
10,5 |
10,0 |
*Høyere PREN-verdi = bedre korrosjonsbestandighet
Slik beregner du termisk ekspansjon
Rustfritt stål utvider- og trekker seg sammen avhengig av temperaturen.
Derfor er det viktig å ta hensyn til termisk ekspansjon, også kjent som varmeutvidelse, i miljøer med store temperatursvingninger. For eksempel utendørs i Norge, der temperaturen lett kan variere fra -20 °C til +30 °C.
Du beregner den termiske ekspansjonen ved hjelp av varmeutvidelseskoeffisienten (se tabellen under Fysiske egenskaper).
Eksempel
- En 4404-plate (varmeutvidelseskoeffisient: 16,0 µm/m*K) er montert på en fasade.
- Ved -20 °C er platen 1000 mm
- Ved +30 °C, 50 grader varmere, er den termiske utvidelsen
16 µm/(m*K)*1 m*50 K=800 µm=0,8 mm
Platen er derfor 1000,8 mm ved +30 °C.
Ekspansjonen skjer i alle retninger. Dette betyr at du må beregne utvidelsen for høyden, tykkelsen og bredden på arbeidsstykket.
Hva er valseretningen?
Når en plate valses, etterlater valsingen strukturlinjer i overflaten.
Strukturlinjene er synlige på den ferdige platen, så i noen tilfeller er det nødvendig å ta hensyn til valseretningen hvis platens utseende er relevant for funksjonen.
For å skape et ensartet utseende er det viktig at ulike plater eller komponenter monteres slik at strukturlinjene går i samme retning.
Hvis platen skal bøyes, kan valseretningen påvirke bøyeegenskapene.
Når du bestiller en saget plate, bør du derfor spesifisere valseretningen. Dette sikrer at den ferdige platen har de riktige egenskapene når det gjelder lengde og bredde. I dette eksempelet vil platen ha en valseretning på 300 mm:
De typiske former av kjemisk overflatebehandling er:
- Beising
- Passivering
- Dekontaminering
- Elektropolering
De typiske former for mekanisk overflatebehandling er:
- Glassblåsing
- Sliping
- Polering
Type og mengde overflatebehandling kan gi svært varierende resultater, og derfor er overflatekvaliteten for rustfritt stål definert i EN 10088-2.
Rengjøring av rustfritt stål
Under normale atmosfæriske forhold og i et rent miljø er det ingen risiko for korrosjon av rustfritt stål - forutsatt at du har valgt riktig kvalitet til formålet.
Men virkeligheten er sjelden så enkel, og ofte blir rustfritt stål utsatt for fremmedlegemer og smuss av ulike årsaker. For eksempel i produksjonen eller utendørs.
I slike situasjoner er det viktig å holde materialet rent for å minimere risikoen for korrosjon.
Tips til rengjøring
Jo glattere overflaten er, desto lettere er den å holde ren. Derfor lønner det seg å ta hensyn til vedlikehold når du velger overflatekvalitet.
Det er også viktig å utforme overflaten slik at vann og smuss kan renne av og ikke legger seg i riller og hjørner. Utendørs kan regn gjøre mye av rengjøringen hvis produktet er utformet på en god måte.
Hvis deler av produktet er tildekket og derfor ikke utsettes for regn, kan det være nødvendig med manuell rengjøring. Dette fjerner luftbårne fremmedlegemer som havsalt og luftforurensning.
Rengjøringsmidler
Rustfritt stål har en relativt robust overflate og tåler de fleste rengjøringsmidler. Det meste kan imidlertid rengjøres med vanlig såpevann og en myk børste, eller med 5 % ammoniakk for tøffere smuss og skitt.
Uansett produkt bør du skylle overflaten med rent vann både før og etter rengjøring.
Vi anbefaler disse produktene for rengjøring av rustfritt stål - listen er rangert fra den mest skånsomme metoden (såpevann) til den mest aggressive (slipemidler):
- Vanlig såpe
- 5% ammoniakk
- Løsemidler som parafin, terpentin eller white spirit
- Polering med voks (kan midlertidig skade oksidlaget)
- Sliping med voks (kan midlertidig skade oksidlaget)
- Slipende rengjøringsmiddel (kan midlertidig skade oksidlaget)
For å unngå mindre smuss som fingeravtrykk og lignende, kan du bruke et rengjøringsmiddel med beskyttende effekt.
Lær mer om dette her: Euro Inox guide on cleaning architectural stainless steel.
Når du resirkulerer stål, sparer du mye energi sammenlignet med å utvinne og produsere råmaterialene fra bunnen av.
Men resirkulering krever at stålet er av riktig kvalitet og at det finnes nok av det. Ellers er det nødvendig å utvinne og tilsette nye råmaterialer.
Korrosjon av rustfritt stål
Det ligger i navnet at rustfritt stål har god korrosjonsbestandighet. Men rustfritt stål er langt fra immunt mot korrosjon - det er ikke «rustfritt» i det hele tatt.
Men hvis du velger riktig kvalitet til riktig miljø - og tar de nødvendige forholdsreglene - kan rustfritt stål vare i mange år.
Oksidlag
Hemmeligheten er at rustfritt stål danner et naturlig beskyttende oksidlag. Dette laget dannes relativt raskt og gjenoppretter seg selv når det skades, slik at stålet alltid er beskyttet.
Så lenge oksidlaget er intakt, tåler stålet nesten hva som helst (med riktig kvalitet i riktig miljø). Men hvis det oppstår en skade og oksidlaget ikke får komme seg, kan korrosjon skje svært raskt.
Legeringselementer og korrosjon
Siden rustfritt stål per definisjon er en legering, kan du tilpasse stålets egenskaper ved å justere legeringselementene. De fire mest relevante legeringselementene i forhold til korrosjon er krom, molybden, nikkel og karbon.
Krom
Krom er som nevnt det stoffet som definerer rustfritt stål, og det er også det som gjør selve stålet «rustfritt». Krom er hovedbestanddelen i oksidlaget og er derfor avgjørende for at stålet skal beskytte seg selv.
Krominnholdet er minst 10,5 % (EN 10 020), ofte mye mer.
Molybden
Molybden er et annet korrosjonshemmende legeringselement som vi kjenner fra «syrebestandige» kvaliteter som 4404 eller 4401. Kjemisk sett er molybden svært likt krom, men det beskytter mer effektivt mot korrosjon - det er derfor legeringene kalles «syrebestandige».
Molybdeninnholdet er vanligvis 0-6 %.
Nikkel
Nikkel er generelt det viktigste legeringselementet i austenittisk rustfritt stål (8-25 %) og er generelt gunstig for korrosjonsbestandigheten. I martensittiske og ferrittiske legeringer er innholdet under 7 %.
Karbon
I rustfritt stål regnes karbon som en forurensning som vanligvis kommer fra resirkulert jern. Vi ønsker så lite karbon som mulig i rustfritt stål.
Karbon har en tendens til å sette seg i korngrensene mellom metallkrystallene og forårsake interkrystallinsk korrosjon.
Martensittisk stål kan ha et karboninnhold på opptil 1,2 %, men ellers måles karboninnholdet i rustfritt stål i promille.