Rustfrit stål
Austenitisk:
Martensitisk:
”Tyggegummistål”
C
< 0,08 % (< 0,03)
Cr 16-20 %konstrukt.stål
Svejsbare
Ni 8-25
God
korrosionsbest.
%
70
Mo%
0-6
af%
RS world-wide
Hærdbare
C 0,1-1,2 %pga. C
Cr 11-15
Hårde
og %
sprøde
(Ni)
Knivstål
Ringe
(Mo) korrosionsbest.
Duplex (F/A):
Ferritisk:
Tofaset
C
< 0,03Ferrit-Austenit
%
Cr 22-25 %
Resistent
mod SPK
Ni
Mekanisk
2-7 % stærke
Svejsbare
Mo 0-4,5 %konstrukt.stål
Nikkelfri
C
< 0,03 konstruktionsstål
%
Cr 11-19
God
korrosionsbest.
%
Ni 0!
Svejsbare
Lav
Mo 0-2
og stabil
%
pris!!
Udskilleseshærdende:
Udskilleseshærd.:
Hærdbare
C
< 0,07 %v. uopløselige
Cr 14-17 % (Cu el. Al)
udskillelser
Ni 3-5
Ok
korrosionsbestandigh.
%
Cu 3-5 %
Kæder
og golfkøller
Ferrit vs. austenit
Body Centered Cubic (BCC)
Face Centered Cubic (FCC)
Rumcentreret kubisk = ferrit
Fladecentreret kubisk = austenit
Ni = 0 %
Ni > 8 %
1
Ferritiske og
austenitiske, rustfri stål
Korrosionsbestandighed
EN 1.-
Struktur
C (%)
Cr (%)
Mo (%)
Ni (%)
Andet
AISI
4003
F
≤ 0,08
10,5-12,5
-
0,30-1,00
N ≤ 0,030
410S
4016
F
≤ 0,03
16,0-18,0
-
-
-
430
4509
F
≤ 0,030
17,5-18,5
-
-
Ti 0,10-0,60;
Nb 3xC+0,30-1,00
441
4512
F
≤ 0,03
10,5-12,5
-
-
Ti 6x(C+N)–0,65
409
444
4521
F
≤ 0,025
17,0-20,0
1,80-2,50
-
N ≤ 0,030;
Ti 4(C+N)+0,15– 0,80
4301
A
≤ 0,07
17,5-19,5
-
8,00-10,5
N ≤ 0,11
304
4306
A
≤ 0,030
18,0-20,0
-
10,0-12,0
N ≤ 0,11
304L
4307
A
≤ 0,030
17,5-19,5
-
8,00-10,5
N ≤ 0,11
304L
4401
A
≤ 0,07
16,5-18,5
2,00-2,50
10,0-13,0
N ≤ 0,11
316
4404
A
≤ 0,030
16,5-18,5
2,00-2,50
10,0-13,0
N ≤ 0,11
316L
Trækprøvning, rustfrit stål
Rm
A5
Rp 0.2
E-modul
EN
HB 30
hårdh.
(HRC)
Rp 0,2
Flydesp.
(≥N/mm2)
Rm
Brudstyrke
(≥N/mm2)
A5
Brudforl.
(≥%)
Elastic.
modul
(kN/mm2)
4509
≤ 200
200
420-620
18
220
4521
≤ 200
320
450-650
20
220
4057
≤ 295
600
800-950
14 / 12
215
4301
≤ 215
190
500-700
45
200
4307
≤ 215
175
500-700
45
200
4305
≤ 230
190
500-750
35
200
4401
≤ 215
200
500-700
40
200
4404
≤ 215
200
500-700
40
200
4571
≤ 215
200
500-700
40
200
4462
≤ 270
450
650-880
25
200
2
Mekaniske forhold
EN
HB 30
(HRC)
Rp 0,2
(≥N/mm2)
Rm
(≥N/mm2)
Brudforl. A5
(≥%)
Varmeledn.
(W/K·m)
Termisk udvid.
20-100ºC
(10-6/ºC)
1.4003
≤ 200
260
450-600
20
25
10,4
1.4016
≤ 200
240
400-630
20
25
10,0
1.4509
≤ 200
200
420-620
18
25
10,0
1.4512
≤ 180
220
390-560
20
25
10,5
1.4521
≤ 200
320
450-650
20
23
10,4
1.4301
≤ 215
190
500-700
45 / 35
15
16,0
1.4306
≤ 215
180
460-680
45 / 35
15
16,0
1.4307
≤ 215
175
500-700
45 / 35
15
16,0
1.4401
≤ 215
200
500-700
40 / 30
15
16,0
1.4404
≤ 215
200
500-700
40 / 30
15
16,0
Bukning, 1.4509 vs. 1.4301
90°
Min. ‘punch radius’ *)
120°
180°
e<
3mm
e>
3mm
e<
3mm
e>
3mm
e<
3mm
e>
3mm
1.4301 (A5 > 45%)
1·e
1,5 · e
1·e
2·e
2·e
2,5 · e
1.4509 (A5 > 18%)
1,5 · e
2·e
2·e
2,5 · e
2,5 · e
3·e
*): Bending longitudinal direction (most unfavorable situation)
3
Svejsning af 1.4509 / AISI 441
Svejsemetode
Sammenløbning
(÷ tilsats)
Tykkelse
Stang
Coils
TIG
< 1,5 mm
> 0,5 mm
ER 308L (Si)
+ 316L / 4430
ER 308L (Si)
+ 316L / 4430
Ar
Ar + He (20% max)
ER 308L (Si)
+ 316L / 4430
Ar + 2% CO2
Ar + 2% O2
Ar + 2% CO2 + He (max 20%)
MIG
Med tilsatsmateriale
> 0,8 mm
Beskyttelsesgas
Tilsats AISI 308 = 18-21 Cr, 10-12 Ni, 0 Mo (≈ overlegeret 304L).
EN 1.4430 = 20 Cr, 2,5-3,0 Mo (≈ overlegeret 316L).
Lavt varmeinput anbefales aht. risikoen for kornvækst (temp. over 1150 ºC).
4509 (og 4521) kan fint svejses sammen med austenitiske stål - tilsats AISI 309L (22-24 Cr,
12-15 Ni, 0 Mo) eller 316L/4430.
N2 og H2 er forbudt til ferritiske stål pga. risikoen for dannelse af sprøde (ikke-duktile) faser.
Max 2% CO2 pga. risikoen for karbiddannelser = sensibilisering.
Slagsejhed
4
Passivitet =
uopløselige korrosionsprodukter
Cr-oxider
5-25 nm
”Ik’ så ring’ endda”
”Træls”
Korrosion / rustfrit stål
Generel korrosion / syrekorosion:
Jævnt angreb over hele overfladen; store materialetab, men
lang tid til gennemtæring. Sjælden korrosionsform.
Interkrystallinsk korrosion:
Antik korrosionsform; angreb i korngrænserne; sjælden.
Årsag til, at man altid bør anvende lavkulstofstål.
Grubetæring / spaltekorrosion:
”Fiskelinekorrosion” = lokale angreb over en lille del af stålet
Små materialetab, men kort tid til gennemtæring.
Spændingskorrosion:
Revnedannelser. Meget små materialetab, men ekstremt
hurtig gennemtæring. Alvorligste korrosionsform.
5
Grubetæring / pitting
4301 efter tre dages korrosionsprøvning i NaCl + H2O2
Mikroslib gennem grubetæring i
4301. Medie ukendt
Spaltekorrosion
Flange fra mejerirør brugt til let saltholdigt brugsvand tilsat
hydrogenperoxid / brintoverilte, H2O2
6
Grubetæring /
Pitting Resistance Equivalent
Generelle ”regler”:
Stålets bestandighed mod både grubetæring og spaltekorrosion stiger
med stigende indhold af krom (Cr), molybdæn (Mo) og nitrogen (N).
Pitting Resistance Equivalent = PRE(N) = bestandighed mod grubetæring:
PRE(N) = %Cr + 3,3 · %Mo (+ 16 · %N)
To stål med samme PRE har omtrent samme bestandighed mod
grubetæring. Nikkel (Ni) er uden betydning for initiering af grubetæring.
Kritiske miljøfaktorer: Klorid (Cl-), temperaturen, oxidanter (fx O2, H2O2) mm.
Pitting Resistance Equivalent
Mo
N
PREN
15
16
-
67,8
Inconel 625; EN 2.4856
22
9
-
51,7
1.4547 / 254 SMO
20
6,2
0,2
43,7
1.4410 (duplex 2507)
25
4,5
0,3
43,0
1.4539 / 904L
20
4,5
-
34,5
1.4462 (duplex 2205)
22
3,0
0,15
34,3
1.4436 / SS 2343
17
2,5
-
25,3
1.4362 (duplex 2304)
23
-
0,10
24,6
16,5
2,0
-
23,1
17
1,8
-
22,9
1.4301 / 4307 / AISI 304(L)
17,5
-
-
17,5
1.4509 / AISI 441
17,5
-
-
17,5
1.4016 / AISI 430
16
-
-
16,0
Inconel 600
16
-
-
16,0
1.4057 / AISI 431 (0,17 C)
15
-
-
15,0
12,5
-
-
12,5
11
-
-
11,0
1.4401 / 4404 / AISI 316(L)
1.4521 / AISI 444
0 % Ni
1.4034 (0,43-0,50 C)
1.4003 / AISI 410
Stigende ”brudstyrke”
8-10 % Ni
Cr
Hastelloy C276; EN 2.4819
Korrosionsprøvning,
DTU 08+09:
4509 = 4307
4521 = 4404
Mht. grubetæring
7
Spændingskorrosion (SPK)
Austenitiske stål (4301/07 + 4401/04) – ikke ferritiske eller duplex!
Klorid! 10 mg/l er til tider tilstrækkeligt
Temp. over 60 °C (4301-stål) el. 100-110 °C (4401-klassen)
Trækspændinger + inddampning
Revner = små materialetab, men ekstremt hurtig gennemtæring
Revnerne ”løber” – kan ikke repareres ved svejsning
SPK er den mest destruktive korrosionsform!!
Spændingskorrosion (SPK)
SPK angriber ikke ferritisk RS
8
Ferritiske rustfri stål
Kubisk rumcentreret; nikkelfri og stærkt magnetiske. Kan ikke hærdes
ved bratkøling.
Mekanisk ligner ferritiske, rustfri stål meget sort stål.
Kortere brudforlængelse = mindre egnede til kompliceret formgivning
end austenitiske, rustfri stål.
Mest kritiske korrosionsformer: grubetæring og spændingskorrosion.
Grubetæring: Nyttigste elementer er Cr, Mo og N.
PREN: 4509 ≈ 4301, 4521 ≈ 4404.
Ferritiske stål angribes ikke af SPK!
Ved at skifte til ferritiske stål fås et bedre materiale til færre penge.
Andelen af ferritisk, rustfrit stål forventes at stige.
Overfladebehandling, ferritiske RS
Bejdsning
10-20 % HNO3, 1-3% HF – ferritiske stål skal normalt bejdses
mildere end austenitiske. Vær især opmærksom ved for friske
bejdser. 4016 og nedefter er ikke egnede til bejdsning.
Passivering
Ren, 22 % HNO3. Ingen problemer, bortset fra de svageste stål
(4003 og 4512). Dikromatinhiberede (2 %) syrer bør anvendes.
Dekontaminering
2-10 % ”svage syrer”. Sjældent problemer med ferritiske stål.
Elektropolering
Elektrolytisk proces, 60-70 % H2SO4 + H3PO4.
4509 og 4521 kan elektropoleres, men med ringere resultat end
austenitiske stål. 4003 og 4512 vanskeligere.
9
0
Mo
Ni
PREN
2,0
11
23,1
17
1,8
0
22,9
Austenit
17,5
8
17,5
Ferrit
17,5
0
17,5
1. kvt. 2006
Cr
16,5
4. kvt. 2005
3. kvt. 2005
2. kvt. 2005
1. kvt. 2005
4. kvt. 2004
3. kvt. 2004
2. kvt. 2004
1. kvt. 2004
4. kvt. 2003
3. kvt. 2003
2. kvt. 2003
1. kvt. 2003
1.4509 (AISI 441)
4. kvt. 2002
1.4301 (AISI 304)
3. kvt. 2002
Ferrit
2. kvt. 2002
1.4521 (AISI 444)
1. kvt. 2002
PREN = %Cr + 3,3 · %Mo
4. kvt. 2001
Austenit
3. kvt. 2001
Ni, $/ton
1.4401 (AISI 316)
2. kvt. 2001
1. kvt. 2001
4. kvt. 2000
3. kvt. 2000
2. kvt. 2000
1. kvt. 2000
4. kvt. 1999
3. kvt. 1999
2. kvt. 1999
1. kvt. 1999
4. kvt. 1998
3. kvt. 1998
2. kvt. 1998
1. kvt. 1998
4. kvt. 1997
3. kvt. 1997
2. kvt. 1997
1. kvt. 1997
Index
PREN og nikkelpriser
?
Prisudvikling, 4301 / 4016
Salgsprisudvikling rustfrie plader
200
180
160
4301
(17,5 Cr, 8 Ni)
140
120
100
4016
(16% Cr)
80
60
40
20
10
Priser, maj 2010
Plade; 2 mm standardformat, 2B:
Basis
Legeringstillæg
Total
4301 / 4307
10,70
13,10
23,80
4404
14,09
20,76
34,85
4016
11,50
3,20
14,70
4509
13,46
3,94
17,40
4521
17,99
7,81
25,80
6,40
9,05
Austenitiske vs. ferritiske stål
Austenitisk
4301
Grubetæring / spaltekorr. (initiering)
Ferritisk
4509
17,5 Cr
=
xxx
>
x
x
<<
xxx
xxx
>
xx
x
<
xxx
Styrke ved meget lave temperaturer (sprødhed)
xxx
>
x
Styrke ved meget høje temperaturer (krybning + 475º-spr.)
xxx
>
x
Termisk udvidelse (oftest uønsket)
xx
<
x
Termisk ledningsevne (oftest ønsket)
x
<
xx
xxx
Grubetæring / spaltekorr. (løbende korrosion)
Spændingskorrosion
Generel korrosion
Nikkelafgivelse til fødevarer
17,5 Cr
Magnetisme
(x)
≠
Duktilitet / formbarhed
xxx
>
xx
Svejsbarhed
xxx
≠
(xxx)
Bejdsning / elektropolering
xxx
=
xxx
x
<<
xxx
xxx
>>
x
Pris / prisstabilitet
Dimensioner og leveringsmuligheder
Skemaet er kun vejledende og uden ansvar
11
Anvendelser, ferritiske stål
☻ Simple geometrier uden for meget buk / stræk / svejsning
☻ Tyndt gods
☻ Enkel bearbejdning
☻ Store materialeomkostninger
☻ Catering (fx 4016 i UK)
☻ Biler / busser (4003, 4016, 4512, 4509 …)
☻ Bygninger / industri (4509, 4521)
☻ Varme komponenter (100–300 ºC, SPK!)
☻ Varmevekslerplader (4509 og -21), bagerovne og udstødningsrør
☻ Rørsystemer / væsketransport / presfittings (4509, 4521)
☻ Ikke-trykbærende tanke
☻ Husholdningsdimser, køleskabe, hvidevarer o. lign. (4509, 4521)
☻ Postkasser, skilte, fittings mm. (især 4521)
Anvendelser
12
www.damstahl.dk
www.damstahl.dk
13
www.blue-iq.dk
Kontaktadresser
Damstahl a/s
Danmarksvej 28; 8660 Skanderborg
www.damstahl.dk
(+45) 8794 4000
Salg / leveringsforhold:
Henning Elkjær
Account manager; ”flat products”
[email protected]
(+45) 8794 4025
(+45) 2124 1387
Korrosion / teknisk support:
Claus Qvist Jessen
Kemiingeniør, ph.d.
[email protected]
(+45) 8794 4045
(+45) 2126 8202
14