Rostfritt stål avser alla typer av stål som innehåller mer än 10,5 % krominnehåll. Det kan också identifieras av dess passiva skikt, vilket är där syrekromet har bildat ett förseglat, fast vidhäftande kromoxidskikt.
Rostfritt stål skiljer sig från aluminium och har flera fördelar, vilket är det som gör det till ett så populärt val i applikationer inom en rad branscher:
- Hög hållfasthet: Den behåller sin styrka i en rad höga och låga temperaturer.
- Estetiskt tilltalande: Trots att det är extremt funktionellt ser rostfritt stål också klassiskt men ändå modernt ut.
- Motståndskraftig mot korrosion: Den är resistent mot både vattenfläckar och rost, i en mängd olika tryck och temperaturer.
- Lätt att rengöra: Eftersom det är så lätt att sterilisera stödjer det inte tillväxten av bakterier, vilket gör det till ett av de mest hygieniska materialen som finns.
- Återvinningsbart: Upp till 90 % av rostfritt stål är tillverkat av återvunnet stål, och dess kvaliteter försämras inte under återvinningsprocessen.
Ursprunget till rostrfritt stål
Det kan tyckas som att det växande antalet mycket specialiserade högpresterande rostfria stål och aluminiumlegeringar är ett mycket nytt fenomen, med tanke på det faktum att rostfritt stål bara har funnits i ungefär ett sekel. Men verkligheten är att människor har legerat metaller i flera tusen år. I själva verket är det en av de viktigaste faktorerna i civilisationens frammarsch.
De första metallegeringar som upptäcktes var brons, en kombination av koppar och tenn, och mässing, en kombination av koppar och zink. Men det var utvecklingen av kolstål, som skulle inleda förhistoriens järnålder, som verkligen skulle sporra mänskliga framsteg framåt.
Fram till denna tidpunkt i historien var järn inte särskilt populärt. Detta berodde på att rent järn faktiskt är mjukt och för formbart. Processen att tillsätta kol, den nödvändiga ingrediensen för att skapa stål, härdar metallen genom att fylla i kristallstrukturen och sänka antalet dislokationer på molekylär nivå.
Som jämförelse var rostfritt stål en mycket nyare utveckling. Under många decennier på 1800-talet undersökte metallurger möjligheten av järn-kromlegeringar, som verkade erbjuda mycket större hållbarhet och korrosionsbeständighet än traditionellt kolstål. När de väl lyckades lösa problemet med hur man ekonomiskt och effektivt producerar rostfritt stål, blev det snabbt ett måste-ha material för en mängd industrier.
Rostfritt stål kan variera från 10 till 30 procent krominnehåll. Det kräver också en lägre kolhalt än kolstål. Dessa är de primära nödvändigheterna för rostfritt stål, men olika legeringar kan innefatta tillsats av många andra element, såsom nickel, aluminium, molybden, titan, koppar, kväve, niob, svavel, fosfor och selen. De olika sätten på vilka de kombineras kan leda till en enorm mångfald av de många rostfria stålsorterna som finns på marknaden.
Vilka är klasserna av rostfritt stål?
Det finns fem erkända klasser eller familjer av rostfria stål. Vanligtvis när du väljer en legering väljer du en av dessa fem klasser. Den vanligaste av dem kallas austenitiskt rostfritt stål. Dessa är legeringar som huvudsakligen består av krom och nickel. De är omagnetiska och har stark korrosionsbeständighet. Den austenitiska klassen inkluderar 200- och 300-serierna av kvaliteter.
Den ferritiska klassen av rostfria stål innehåller mindre krom och nickel än austenitiska stål, men har också tillsatt molybden, aluminium eller titan. Denna kombination resulterar i ökad duktilitet och motståndskraft mot spänningskorrosionssprickor. De består av legeringar i 400-serien.
Nästa klass är martensitiskt rostfritt stål. Dessa legeringar faller också in i 400-serien, vilket innebär att det finns mycket likhet mellan dessa och ferritiska rostfria stål. På molekylär nivå kan de särskiljas genom att martensitiska stål har ökat kolinnehåll och minskat krom. Detta innebär till skillnad från de två redan nämnda klasserna, att dessa stål lättare kan härdas genom värmebehandling.
Nederbördshärdande rostfritt stål innehåller aluminium, koppar och titan som legeringsmedel. Den har fått sitt namn från den lösning och åldrande värmebehandling som den genomgår, vilket ger dessa legeringar en högre draghållfasthet än andra klasser.
Slutligen är den senaste klassen känd som duplex rostfritt stål. Denna klass kombinerar egenskaperna hos ferritiska och austenitiska legeringar. Kombinationen av 24 % krom och 5 % nickel leder till ökad sträckgräns och förbättrad spänningskorrosionsbeständighet. Detta gäller särskilt i kloridmiljöer.
Det finns många varianter av rostfritt stål, där varje formulering har sina egna unika egenskaper när det gäller korrosionsbeständighet, draghållfasthet, oxidationsbeständighet och smältpunkt.
Trots detta breda utbud kan de alla kategoriseras i dessa tre breda typer:
Austenitisk: Jämfört med andra stållegeringar har dessa en högre kromhalt, vilket gör dem extra motståndskraftiga mot korrosion. De är inte heller magnetiska – även om detta kan ändras efter kallbearbetning.
Ferritisk: Till skillnad från austenitiskt rostfritt stål är ferritiska stål magnetiska och kan härdas genom kallbearbetning. Eftersom de har minskat nickelinnehåll tenderar de också att vara billigare.
Martensitisk: Detta är den minst vanliga kategorin, och trots sin höga hårdhet tenderar de att ha lägre nivåer av motståndskraft mot korrosion. Av denna anledning används de ofta för applikationer som kräver hög slaghållfasthet och draghållfasthet.
Hur produceras rostfritt stål?
För att skapa rostfritt stål måste först råvarorna (järnet och legeringsmedlen) kombineras. Detta görs genom att allt värms upp i en elektrisk ugn. Som en del av denna process måste en del av kolinnehållet extraheras genom att raffinera det i ett kärl. Detta sker via en argon-syreavkolningsprocess, som sprutar in syre och argongas i det smälta stålet.
Efter smältningen kan stålet gjutas till en mängd olika former. Dessa former kan vara blommor, ämnen, plattor, stavar eller rör. Stålet genomgår sedan en varmvalsningsprocess, som kan producera den plåt, plåt, tråd eller andra former som krävs av tillverkarna.
Därefter måste stålet värmebehandlas eller glödgas, vilket förändrar de fysikaliska och kemiska egenskaperna. Processen går ut på att värma metallen tills den glöder och sedan låta den svalna, antingen naturligt eller genom att kyla den i vatten. Detta kommer att öka duktiliteten och minska hårdheten, vilket i sin tur förbättrar hur bearbetbart materialet är. Typen av glödgning bestäms av vilken klass av rostfritt stål du har att göra med.
Efter denna process måste metallen avkalkas, på grund av den uppbyggnad som sker under glödgningen. Metoder inkluderar betning eller elektrorengöring. Metallen är sedan redo för skärning och efterbehandling.
Brytning
Processen att tillverka rostfritt stål börjar med att utvinna kromit (en järnkromoxid) från underjordiska gruvor. Den krossas sedan för att producera ett kromitkoncentrat. Det är detta som gör rostfritt stål starkt och korrosionsbeständigt.
Du skulle inte vilja ha ett kylskåp i rostfritt stål som inte håller och korroderar, eller hur? Produktens förmåga att hålla i sig är i grunden poängen med att köpa rostfritt, förutom den tilltalande ytfinishen, förstås.
Smältning
Nästa steg är att smälta samman krompellets i en elektrisk ugn med de andra råvarorna (järnmalm, mangan, nickel etc.) som används för den specifika rostfria typen. Efter smältning formas materialet till plattor och överförs till ett varmvalsverk.
Varmvalsning
När plattan väl anländer till varmvalsverket överförs den till en annan ugn och det varma materialet skickas sedan genom ett grovverk. På grovverken valsas den fram och tillbaka för att minska tjockleken. När tjockleken minskar gör det att plattan blir en lång remsa som senare kommer att lindas upp till en spole.
Det långa bandet förs genom ytterligare valsverk för att minska tjockleken ännu mer. Vid denna tidpunkt lindas den och kyls sedan med vatten och överförs till ett kallvalsverk.
Kallrullande
När materialet kommer från varmvalsverket täcks det av en svart skala (som vi definierade när vi diskuterade hur varmvalsade tillverkas).
Vid kallvalsverket lindas materialet upp och passeras genom en glödgnings- och betningslinje för att ta bort den svarta skalan. Bandet reduceras sedan till den av kunden specificerade tjockleken.
Det lindade materialet skickas genom en annan glödgnings- och betningsprocess och sköljs med vatten.
Rostfritt stål tillverkas i en elektrisk ljusbågsugn. Inuti ugnen strömmar kolelektroder som är placerade för att komma i kontakt med stålrester genom dem. Stålskrotet behöver inte bara blandas med krom. Andra element kan tillsättas för att förbättra stålet, inklusive nickel, kväve och molybden. All denna elektrodinducerade aktivitet äger rum i en miljö med mycket hög temperatur.
När den kritiska smältpunkten har nåtts börjar stålskrotet och legeringarna blandas tills resultatet är en homogen metallfusion.
Hela massan överförs sedan till ett argonsyredekarboniseringskärl (AOD) där deoxygenisering sker. Efteråt kan gjutning eller smide utföras. På grund av dess formbara och formbara egenskaper kan metallen manipuleras till en mängd olika former och former, eller dras till trådar.
Som pricken över i: en elektrokemisk process kan behandla stålet i olika färger, några av dem är guld, brons, grönt, blått och svart. En annan valfri finish är att doppa produkten i ett syrabad, vilket eliminerar all avlagring på det rostfria stålet för ett bättre polerat utseende och enkel rengöring efter användning.
Det finns minst sextio kvaliteter av rostfritt stål, kategoriserade efter legeringselementen i dess mikrostruktur.
Dessa huvudtyper skiljer sig åt beroende på graden av magnetism, andelen krom och andelen andra grundämnen.
