Rostfritt Stål
Vad är rostfritt stål?
Rostfritt stål är ett samlingsnamn för legeringar som uppfyller två kriterier:
- Det primära metallen är järn (Fe)
- Innehåller minst 10,5 % krom (Cr)
Till skillnad från koppar och aluminium är rostfritt stål alltså en legering och inte en metall – stål finns inte som grundämne.
Förutom krom legeras rostfritt stål ofta med metaller som nickel, mangan och molybden – legeringar med hög molybdenhalt är de som vi känner som ”syrafasta” kvaliteter.
Rostfritt stål uppfanns i början av 1900-talet och är därför ett relativt nytt material. Men det blev snabbt populärt och idag är rostfritt stål ett av de mest utbredda materialen inom industrin.
Vad använder man rostfritt stål till?
Allt från diskbänkar till maskindelar och stora tankanläggningar tillverkas av rostfritt stål, eftersom det är slitstarkt (under rätt förhållanden) och generellt är lämpligt för bearbetning.
Livsmedel och läkemedel
Tank- och röranläggningar inom livsmedels- och läkemedelsindustrin är en av de typiska användningsområdena för rostfritt stål. Här har rostfritt stål fördelen att det har en låg ytjämnhet och god korrosionsbeständighet och därför är lätt att hålla rent.
Inom livsmedels- och läkemedelsindustrin bygger man hela processanläggningar i rostfritt material.
Om stålet ska användas i livsmedelsproduktion, måste du ha en överensstämmelsedeklaration som säkerställer att stålet är godkänt för livsmedelskontakt. Du hittar alla Alumeco överensstämmelsedeklarationer här.
Bearbetning
Rostfritt stål är generellt sett lämpligt för bearbetning. Det gäller både skärande bearbetning, t.ex. skärande bearbetning och fräsning, och bearbetning som svetsning och bockning.
Typer av rostfritt stål
Rostfritt stål delas generellt in i tre typer:
- Austenit
- Ferrit
- Martensit
Därtill finns två undertyper, superaustenit och duplex, som är kombinationer av de tre primära typerna.
De fem typerna stål har var och en sin karaktäristiska legeringssammansättning och har därför olika styrkor och svagheter.
Fysiska egenskaper
|
|
Enhet |
Austenit EN1.4404 (316L) |
Ferrit EN1.4016 (430) |
Martensit EN1.4057 (431) |
|
Densitet |
g/cm3 |
7.9 |
7.7 |
7.0 |
|
Smältpunkt |
°C |
1375-1400 |
1425-1510 |
1430-1510 |
|
E-modul |
MPa |
200 000 |
200 000 |
215 000 |
|
PREN* |
|
23.1 |
16.0 |
15.0 |
|
Värmeutvidgningskoefficient |
µm/m*K |
16.0 |
10.5 |
10.0 |
*Högre PREN värde = bättre korrosionsbeständighet
Termisk expansion
Rostfritt stål expanderar och drar ihop sig beroende på temperaturen.
Därför är det viktigt att ta hänsyn till den termiska expansionen, även kallad värmeutvidgning, i miljöer med stora temperaturskillnader. Det kan till exempel vara utomhus i Sverige, där temperaturen lätt kan variera från -20 °C till +30 °C.
Du beräknar expansionen med hjälp av värmeutvidgningskoefficienten (se tabell under Fysiska egenskaper).
Exampel
- En plåt i 4404 (värmeutvidgningskoefficient: 16,0 µm/mK) är monterad på en fasad.
- Vid -20 °C är plåten 1000 mm
- Vid +30 °C, alltså 50 grader varmare, är värmeutvidgningen:
16 µm/(mK)1 m50 K=800 µm=0,8 mm
Plåten är därmed 1000,8 mm vid +30 °C.
Vad är valsriktning?
När man valsar en plåt lämnar valsningen strukturlinjer i ytan.
Strukturlinjerna är synliga på den färdiga plåten, och därför är det i vissa fall nödvändigt att ta hänsyn till valsriktningen om plåtens utseende är relevant för funktionen.
För att skapa ett enhetligt uttryck är det viktigt att olika plåtar eller objekt monteras så att strukturlinjerna går i samma riktning.
Om plåten ska bockas kan valsriktningen påverka bockningsförmågan. Därför ska du ange valsriktningen när du beställer en skuren plåt. Det säkerställer att den färdiga plåten har de rätta egenskaperna i förhållande till längden och bredden. I detta exempel kommer plåten att ha en valsriktning på 300 mm:
De typiska formerna av kemisk ytbehandling är:
- Betning
- Passivering
- Dekontaminering
- Elektropolering
De typiska formerna av mekanisk ytbehandling är:
- Glasblästring
- Slipning
- Polering
Typen och mängden av ytbehandling kan ge mycket olika resultat, och därför definieras ytkvaliteten för rostfritt stål i EN 10088-2.
Rengöring av rostfritt stål
Under normala förhållanden och i en ren miljö finns det ingen risk för korrosion av rostfritt stål – förutsatt att man har valt rätt kvalitet för ändamålet.
Men verkligheten är sällan så enkel, och ofta kommer rostfritt stål att utsättas för främmande ämnen och smuts av olika anledningar. Detta kan till exempel vara i en produktionsmiljö eller utomhus.
I dessa situationer är det viktigt att hålla materialet rent för att minska risken för korrosion.
Tips för rengöring
Ju slätare ytan är, desto lättare är den att hålla ren. Därför kan det löna sig att ta hänsyn till underhållet när man väljer yta.
Det är också viktigt att designa ytan så att vatten och smuts kan rinna av och inte fastna i skåror och hörn. Utomhus kan regn klara mycket av rengöringen om produkten är förnuftigt designad.
Om delar av produkten är täckta och därför inte får regn, kan man behöva rengöra manuellt. På så sätt avlägsnar man luftburna främmande ämnen som havssalt och luftföroreningar.
Rengöringsmedel
Rostfritt stål har en relativt robust yta och tål de flesta rengöringsmedel. Du kan dock klara de flesta rengöringsuppgifter med vanligt såpvatten och en mjuk borste, eventuellt 5 % ammoniak för hårdare smuts och fläckar.
Oavsett medel ska ytan sköljas med rent vatten både före och efter rengöringen.
Vi rekommenderar dessa medel för rengöring av rostfritt stål – listan är rangordnad från den mest skonsamma metoden (såpvatten) till den mest aggressiva (slipmedel):
- Vanlig såpa
- 5% ammoniak
- Lösningsmedel, till exempel fotogen, terpentin eller mineralterpentin
- Polering med vax (kan tillfälligt skada oxidskiktet)
- Slipning med vax (kan tillfälligt skada oxidskiktet)
- Slipande rengöringsmedel (kan tillfälligt skada oxidskiktet)
För att förebygga småfläckar som fingeravtryck och liknande kan du använda ett rengöringsmedel med skyddande effekt.
Läs mer här Euro Inox guide on cleaning architectural stainless steel.
När man återvinner stål sparar man en stor del av energin jämfört med att utvinna och producera råvarorna från grunden.
Men återvinning kräver att stålet har rätt kvalitet och att det finns tillräckligt av det. Annars är det nödvändigt att utvinna och tillsätta nya råvaror.
Oxidskikt
Hemligheten är att rostfritt stål bildar ett naturligt skyddande oxidskikt. Oxidskiktet bildas relativt snabbt och återbildar sig självt vid skador, så att stålet alltid är skyddat.
Så länge oxidskiktet är intakt, kan stålet stå emot nästan allt (med rätt kvalitet i rätt miljö). Men om det sker en skada och oxidskiktet inte får möjlighet att återbilda sig, kan korrosionen gå mycket snabbt
Legeringsämnen och korrosion
Eftersom rostfritt stål per definition är en legering, kan man justera stålets egenskaper mycket genom att justera legeringsämnena. De fyra mest relevanta legeringselementen i förhållande till korrosion är krom, molybden, nickel och kol.
Krom
Krom är som nämnt det ämne som definierar rostfritt stål och också det som gör själva stålet ”rostfritt”. Krom är den primära ingrediensen i oxidskiktet och är därför avgörande för att stålet kan skydda sig självt.
Kromhalten är minst 10,5 % (EN 10 020), ofta mycket mer.
Molybden
Molybden är ett annat korrosionshämmande legeringsämne, som vi känner från de ”syrafasta” kvaliteterna som 4404 eller 4401.
Kemiskt liknar molybden mycket krom, men det skyddar mer effektivt mot korrosion – därför har legeringarna fått tilltalsnamnet ”syrafast”.
Molybdenhalten är typiskt 0-6 %.
Nickel
Nickel är generellt det viktigaste legeringsämnet i austenitiskt rostfritt stål (8-25 %), och det är generellt fördelaktigt för korrosionsbeständigheten. I martensitiska och ferritiska legeringar är nickelhalten under 7%.
Kol
I rostfritt stål betraktas kol som en förorening, som vanligtvis kommer från återvunnet järn. Vi vill helst ha så lite kol som möjligt i rostfritt stål.
Kol tenderar nämligen att lägga sig i korngränserna mellan metallkristallerna och orsaka interkristallinkorrosion.
Martensitiskt stål kan ha en kolhalt på upp till 1,2 %, men annars mäts kolhalten i rostfritt stål vanligtvis i promille.