Hvorfor rustfritt stål er "rustfritt": Kjernemekanismen til passiv kromfilm
Det som skiller rustfritt stål fra vanlig karbonstål er krominnholdet på minst 10,5 %. Krom reagerer spontant med oksygen i luften for å danne en tett, kontinuerlig krom-rik passiv oksidfilm på nanometerskala. Denne ultra-tynne barrieren blokkerer fuktighet, oksygen og etsende medier, og har selv-reparasjonsevne: Mindre overflateriper vil raskt gjenoppbygge det beskyttende kromoksidlaget under aerobe forhold, og gir langvarig-rustbestandighet.
Krom alene gir bare grunnleggende anti-korrosjonsytelse. Ved å legere med nikkel, molybden, nitrogen, titan og andre elementer, har industrien utviklet fire vanlige metallografiske rustfrie stålsystemer skreddersydd for ulike bruksforhold.
Klassifisering, egenskaper og bruksscenarier for de fire viktigste rustfrie stålsystemene
1. Austenittisk rustfritt stål (300-serien: 304, 316L, 321)
Nikkel tilsettes for å stabilisere den austenittiske mikrostrukturen. Disse kvalitetene er ikke-magnetiske, viser utmerket duktilitet og overlegen bøybarhet og sveisbarhet, med den beste generelle korrosjonsmotstanden.
304 (18Cr-8Ni): Generell karakter for sivile søknader;
316L: Legert med 2%–3% molybden for drastisk forbedret motstand mot kloridionkorrosjon, egnet for kystområder, kjemisk prosessering og sjøvannsmiljøer;
321: Titan-stabilisert kvalitet med høy-temperaturbestandighet og immunitet mot intergranulær korrosjon, brukt for høy-temperaturrørledninger og kjeler.
2. Ferritisk rustfritt stål (430, 409L; Nikkel-Free 400-serien)
Nikkel-fri med lavere produksjonskostnader, svakt magnetisk og med utmerket varmeledningsevne, men middelmådig sveisbarhet. Mye brukt i paneler for husholdningsapparater, kjøkken- og baderomsdekorasjoner og eksosanlegg for biler; det kostnadseffektive-valget for tørre innlandsmiljøer.
3. Martensittiske rustfrie stål (410, 420)
Høyt karbon og lavt krominnhold muliggjør herding via bråkjøling, og gir ekstrem hardhet og skarphet på bekostning av svak rustmotstand. Primære bruksområder inkluderer skjæreverktøy, ventiler, lagre og kirurgiske blader.
4. Dupleks rustfritt stål (2205, 2507)
Dobbel-mikrostruktur bestående av austenitt og ferritt. Deres strekkstyrke dobler den for 304 rustfritt stål, med industri-ledende motstand mot gropkorrosjon og spenningskorrosjon. Som avanserte spesialstål i rustfritt stål, tjener de ekstremt høye-korrosjonsarbeidsforhold som dype-havanlegg, kjemiske prosesser med sterke sure og sjøvannsavsaltingsprosjekter.
Avklaring av vanlige misoppfatninger i industrien
"Ikke-magnetisk rustfritt stål er lik høy kvalitet": Ferritisk rustfritt stål av klasse 430 er magnetisk, mens kald-bearbeidet 304 også utvikler svak magnetisme. Magnetisme kan ikke brukes til å bedømme materialkvalitet.
"Rustfritt stål ruster aldri": Kraftig saltspray, sterk syre eller langvarig vannnedsenkning kan bryte ned den passive filmen, noe som resulterer i gropkorrosjon og rustflekker. Passende materialkvaliteter må velges i henhold til servicemiljøer.
