Rustfritt stål kommer i mange varianter, generelt klassifisert basert på deres kjemiske sammensetning, mikrostruktur og anvendelse. Basert på de primære legeringselementene som er tilstede, kan rustfritt stål kategoriseres som Cr (kromstål), CrMo (krom-molybdenstål), CrNi (krom-nikkelstål), CrNiMn (krom-nikkel-manganstål eller høy{{5}-stål), (krom-mangan-nitrogenstål). Basert på deres mikrostruktur etter varmebehandling, kan de deles inn i fem hovedkategorier: ferritisk rustfritt stål, martensittisk rustfritt stål, austenittisk rustfritt stål, austenittisk-ferritisk dupleks rustfritt stål og nedbørsherdende rustfritt stål.
Austenittisk rustfritt stål
Austenittisk rustfritt stål er utviklet basert på 18-8 CrNi stål. For å øke korrosjonsmotstanden tilsettes ferrittdannende-elementer som Ti, Nb, Mo og Si ofte til 18-8 stål, samtidig som Cr-innholdet økes og C-innholdet reduseres. Dens totale korrosjonsmotstand bestemmes først og fremst av innholdet av disse legeringselementene Cr, Ni, Mo og Si. I oksiderende medier eller de som inneholder oksidanter, gir passiveringseffekten utmerket korrosjonsbestandighet i medier som salpetersyre, noe som gjør den mye brukt i kjemisk utstyr for salpetersyreproduksjon. Men i sterkt oksiderende medier (som høy-konsentrasjon, høy-temperatursalpetersyre eller salpetersyre med tilsatt oksidanter), har potensialet en tendens til å skifte til over-passiveringssonen, noe som akselererer korrosjon. Generelt er stål bare motstandsdyktig mot fortynnet eller middels konsentrasjon salpetersyre, ikke konsentrert salpetersyre. Imidlertid er stål som inneholder spesifikke elementer (som Si) (f.eks. mitt lands 0Cr20Ni24Si4Ti, Japans NAR-SN1 og Sovjetunionens 00Cr8Ni20Si6) motstandsdyktige mot konsentrert salpetersyre. For motstand mot fortynnet svovelsyre kan tilsetning av Mo, Cu og Si redusere korrosjonshastigheten. Stål som 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti viser god svovelsyrebestandighet, mens tøffe forhold som varm svovelsyre krever Ni-legeringer (f.eks. Ni70Mo27V). Korrosjonsbestandigheten i alkaliske løsninger er utmerket, og denne øker med økende Ni-innhold.
Under varmebehandling eller sveising utfelles karbidfaser lett ved korngrenser for å forårsake intergranulær korrosjon. Dette kan også unngås ved å begrense C-innholdet (mindre enn eller lik 0,03%), legge til sterke karbiddannende elementer som Ti/Nb, og stabilisere ved rundt 900 grader. Den er imidlertid følsom for SCC. Mediene som utløser SCC inkluderer høy-konsentrasjon av kloridløsninger over 80 grader, sulfidløsninger (polytionsyre, H₂S-løsninger), varmt konsentrert alkali, 150-350 grader høytrykksvann,- osv.; gropdannelse og sprekkkorrosjon er også tilbøyelige til å forekomme i kloridholdige-vannholdige løsninger. Å hemme karbidutfelling, redusere sulfidinneslutninger og øke renheten kan redusere dette problemet. Legeringselementer som Cr, Mo og N kan forbedre pitting-korrosjonsmotstanden, og Si og Ni spiller også en viss rolle. Ferritisk rustfritt stål Ferritisk rustfritt stål refererer til krom rustfritt stål med ferrittstruktur ved romtemperatur. Den er delt inn i Cr13-type, Cr16-19-type og Cr25-28-type i henhold til Cr-innholdet. Når Cr-innholdet øker, forbedres korrosjonsmotstanden og oksidasjonsmotstanden til oksiderende syre; i oksiderende medier som salpetersyre, er korrosjonsmotstanden lik den for Cr-Ni austenittisk rustfritt stål med samme Cr-innhold, men dårligere enn sistnevnte i reduserende medier. Selv om ferritisk stål med høyt-Cr-nivå har høy flytestyrke, høy varmeledningsevne og lav pris, er det sprøtt (kornforgrovningen i den varme-påvirkede sonen etter sveising gjør det sprøere), har dårlig gropmotstand og er følsomt for hakk. Dens bruksområde er smalere enn for Cr-Ni austenittisk rustfritt stål. [2] Dens intergranulære korrosjon stammer fra dekomponering av overmettet fast løsning, og utfellingen av Cr-inneholdende C- og N-forbindelser ved korngrensene fører til Cr-utarming i nærheten. Vanlig ren ferritisk rustfritt stål har en høyere tendens til intergranulær korrosjon på grunn av den raske utfellingen av Cr-karbon og nitrider. Det kan forekomme ikke bare i sterke etsende medier, men også i svake medier (som springvann). Forbedringer kan gjøres ved å øke Cr-innholdet, redusere C/N-forholdet, legge til stabiliserende elementer som Ti/Nb, eller utføre en moderat gløding ved 700-800 grader. Klorid SCC-motstanden er overlegen den for austenittisk rustfritt stål (de kroppssentrerte kubiske gitterplanene glir lett, og danner nettverksdislokasjoner som er mindre sannsynlig å danne lineære spor). Imidlertid kan SCC fortsatt oppstå på grunn av intergranulær korrosjon og gropdannelse, som kan forhindres ved å tilsette Ti og Nb. Høyrent, gropbestandig ferritisk rustfritt stål kan oppnås ved å tilsette Mo og raffinere for å redusere urenheter som C/N-forhold og ikke-metalliske inneslutninger.
Martensittisk rustfritt stål
Martensittisk rustfritt stål er et rustfritt kromstål med martensittisk struktur ved romtemperatur. Den inneholder høye nivåer av Cr (wCr=13%-18%) og C (wC=0.1%-0,9%). Representative karakterer inkluderer 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 og 95Cr18. Ved normale bråkjølingstemperaturer danner den ren austenitt, som omdannes til martensitt ved avkjøling. Økt karboninnhold øker styrke, hardhet og slitestyrke, men reduserer korrosjonsmotstanden. Det brukes ofte i produksjon av instrumenter og måleverktøy med høye mekaniske egenskaper og en viss grad av korrosjonsbestandighet.
Cr13 stål viser utmerket total korrosjonsbestandighet i svakt korrosive medier som luft og svake organiske syre/saltløsninger. Korrosjonsmotstanden er relatert til mikrostrukturen; etter bråkjøling forblir korrosjonsmotstanden i samsvar med varierende karboninnhold. Tempering under 450 grader har liten effekt på korrosjonsmotstanden. Tempering ved høy-temperatur resulterer imidlertid i en Cr-utarmet fast løsning på grunn av dannelsen av Cr-karbider, noe som reduserer korrosjonsmotstanden. Tempering ved 700-750 grader øker korrosjonsmotstanden på grunn av en reduksjon i Cr-konsentrasjonsgradienten i ferritten. I glødet tilstand uttømmer økende karboninnhold i stålet ferrittfasen ytterligere, noe som reduserer korrosjonsmotstanden. For å forbedre ytelsen legges ofte elementer som Ni, Mo, V, Co, Si og Cu til. Økning av Cr-innholdet kan også forbedre korrosjonsmotstanden, men C-innholdet må økes tilsvarende for å oppnå en martensittisk struktur. Å erstatte Ni med C har lignende effekter. 14Cr17Ni2 er et martensittisk stål med utmerket korrosjonsbestandighet.
Dupleks rustfritt stål
Disse kvalitetene er utviklet for å kombinere ulike mikrostrukturer og egenskaper, og inkluderer martensitt-ferritt dupleks og austenitt-ferritt dupleks rustfritt stål. En representativ martensitt-ferrittkvalitet, 12Cr13, tilbyr korrosjonsbestandighet som ligner den for martensitt rustfritt stål, men med lavere hardhet, høyere duktilitet og bedre sveisbarhet. Austenittisk-ferritt rustfritt stål, inkludert Cr18, Cr21 og Cr25, er kjennetegnet ved høy styrke (σ₀.₂ er omtrent det dobbelte av austenittisk rustfritt stål), lav ekspansjonskoeffisient, høy termisk ledningsevne, utmerket motstand mot intergranulær korrosjon, spenningskorrosjon/korrosjons-/korrosjonsinnhold og lavt nikkel-/korrosjonsinnhold, lav kostnad har ført til rask utvikling. I tillegg til dupleks rustfritt stål, finnes det også en type nedbør-herding av rustfritt stål i kompleksfaset rustfritt stål. Dens primære formål er å skape en nedbør-herdefase i martensitt- eller austenittstrukturen gjennom passende tilsetning av legeringselementer og varmebehandling, noe som resulterer i ultra-høy- rustfritt stål.
Plate og stripe i rustfritt stål for trykkutstyr
Rustfritt stål spesielt designet for trykkbeholdere har klare krav til klassifisering og betegnelse, dimensjoner, form, toleranser, tekniske krav, testmetoder, inspeksjonsregler, emballasje, merking og produktkvalitetssertifisering. Vanlige karakterer inkluderer 06Cr19Ni10 og 022Cr17Ni12Mo2, med numeriske koder som S30408 og S31603. Den brukes først og fremst i sanitærutstyr som matforedling og farmasøytiske maskiner.
