Rustfrit stål. Ferrit vs. austenit. Ni = 0 % Ni > 8 % Austenitisk: C Tyggegummistål. Martensitisk: Duplex (F/A): C Tofaset < 0,03 Ferrit-Austenit

Transkript

1 Rustfrit stål Austenitisk: C Tyggegummistål < 0,08 % (< 0,03) Cr Svejsbare 16 % konstrukt.stål Ni God 825 korrosionsbest. % 70 Mo % 06 af % RS worldwide Martensitisk: C Hærdbare 0,11,2 % pga. C Cr Hårde 1115 og % sprøde (Ni) Knivstål (Mo) Ringe korrosionsbest. Duple (F/A): C Tofaset < 0,03 FerritAustenit % Cr Resistent 2225 % mod SPK Ni Mekanisk 27 % stærke Svejsbare Mo 04,5 % konstrukt.stål Ferritisk: C Nikkelfri < 0,03 konstruktionsstål % Cr God 1119 korrosionsbest. % Ni Svejsbare 0! Lav Mo 02 og stabil % pris!! Udskilleseshærdende: Udskilleseshærd.: C Hærdbare < 0,07 % v. uopløselige Cr udskillelser 1417 % (Cu el. Al) Ni Ok 35 korrosionsbestandigh. % Cu Kæder 35 % og golfkøller Ferrit vs. austenit Body Centered Cubic (BCC) Rumcentreret kubisk = ferrit Face Centered Cubic (FCC) Fladecentreret kubisk = austenit Ni = 0 % Ni > 8 % 1

2 Ferritiske og austenitiske, rustfri stål Korrosionsbestandighed EN 1. Struktur C (%) Cr (%) Mo (%) Ni (%) Andet AISI 4003 F 0,08 10,512,5 0,301,00 N 0, S 4016 F 0,03 16,018, F 0,030 18,5 Ti 0,100,60; Nb 3C+0,301, F 0,03 10,512,5 Ti 6(C+N) 0, F 0,025 17,0,0 1,802,50 N 0,030; Ti 4(C+N)+0,15 0, A 0,07 19,5 8,0010,5 N 0, A 0,030 18,0,0 10,012,0 N 0,11 304L 4307 A 0,030 19,5 8,0010,5 N 0,11 304L 4401 A 0,07 16,518,5 2,002,50 10,013,0 N 0, A 0,030 16,518,5 2,002,50 10,013,0 N 0,11 316L Trækprøvning, rustfrit stål EN HB 30 hårdh. (HRC) R p 0,2 Flydesp. ( N/mm 2 ) R m Brudstyrke ( N/mm 2 ) A 5 Brudforl. ( %) Elastic. modul (kn/mm 2 ) R m A / R p Emodul

3 Mekaniske forhold EN HB 30 (HRC) Rp 0,2 ( N/mm2) Rm ( N/mm2) Brudforl. A5 ( %) Varmeledn. (W/K m) Termisk udvid. 100ºC (10 6 /ºC) , , , , , / , / , / , / , / ,0 Bukning, vs Min. punch radius *) e < 3mm 90 e > 3mm e < 3mm 1 e > 3mm e < 3mm 180 e > 3mm (A5 > 45%) 1 e 1,5 e 1 e 2 e 2 e 2,5 e (A5 > 18%) 1,5 e 2 e 2 e 2,5 e 2,5 e 3 e *): Bending longitudinal direction (most unfavorable situation) 3

4 Svejsning af / AISI 441 Svejsemetode Sammenløbning ( tilsats) Tykkelse Med tilsatsmateriale Stang Coils Beskyttelsesgas TIG < 1,5 mm > 0,5 mm ER 308L (Si) + 316L / 4430 ER 308L (Si) + 316L / 4430 Ar Ar + He (% ma) MIG > 0,8 mm ER 308L (Si) + 316L / 4430 Ar + 2% CO 2 Ar + 2% O 2 Ar + 2% CO 2 + He (ma %) Tilsats AISI 308 = 1821 Cr, 1012 Ni, 0 Mo ( overlegeret 304L). EN = Cr, 2,53,0 Mo ( overlegeret 316L). Lavt varmeinput anbefales aht. risikoen for kornvækst (temp. over 1150 ºC) (og 4521) kan fint svejses sammen med austenitiske stål tilsats AISI 309L (2224 Cr, 1215 Ni, 0 Mo) eller 316L/4430. N 2 og H 2 er forbudt til ferritiske stål pga. risikoen for dannelse af sprøde (ikkeduktile) faser. Ma 2% CO 2 pga. risikoen for karbiddannelser = sensibilisering. Slagsejhed 4

5 Passivitet = uopløselige korrosionsprodukter Croider 525 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

6 Grubetæring / pitting 4301 efter tre dages korrosionsprøvning i NaCl + H 2 O 2 Mikroslib gennem grubetæring i Medie ukendt Spaltekorrosion Flange fra mejerirør brugt til let saltholdigt brugsvand tilsat hydrogenperoid / brintoverilte, H 2 O 2 6

7 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, oidanter (f O 2, H 2 O 2 ) mm. Pitting Resistance Equivalent Cr Mo N PREN Hastelloy C276; EN ,8 Inconel 625; EN , / 254 SMO 6,2 0,2 43, (duple 2507) 25 4,5 0,3 43,0 810 % Ni 0 % Ni / 904L (duple 25) / SS (duple 2304) / 4404 / AISI 316(L) / AISI / 4307 / AISI 304(L) / AISI / AISI , ,5 3,0 2,5 2,0 1,8 0,15 0,10 34,5 34,3 25,3 24,6 23,1 22,9 16,0 Stigende brudstyrke Korrosionsprøvning, DTU 08+09: 4509 = = 4404 Mht. grubetæring Inconel , / AISI 431 (0,17 C) 15 15, (0,430,50 C) 12,5 12, / AISI ,0 7

8 Spændingskorrosion (SPK) Austenitiske stål (4301/ /04) ikke ferritiske eller duple! Klorid! 10 mg/l er til tider tilstrækkeligt Temp. over 60 C (4301stål) el C (4401klassen) 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

9 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: , 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 % HNO 3, 13% HF ferritiske stål skal normalt bejdses mildere end austenitiske. Vær især opmærksom ved for friske bejdser og nedefter er ikke egnede til bejdsning. Passivering Ren, 22 % HNO 3. Ingen problemer, bortset fra de svageste stål (4003 og 4512). Dikromatinhiberede (2 %) syrer bør anvendes. Dekontaminering 210 % svage syrer. Sjældent problemer med ferritiske stål. Elektropolering Elektrolytisk proces, 6070 % H 2 SO 4 + H 3 PO og 4521 kan elektropoleres, men med ringere resultat end austenitiske stål og 4512 vanskeligere. 9

10 PREN og nikkelpriser PREN = %Cr + 3,3 %Mo Cr Mo Ni PREN (AISI 316) Austenit 16,5 2, , (AISI 444) Ferrit 17 1,8 0 22, (AISI 304) Austenit (AISI 441) Ferrit 0 Ni, $/ton? Prisudvikling, 4301 / 4016 Salgsprisudvikling rustfrie plader ( Cr, 8 Ni) 140 Inde kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt kvt (16% Cr) 10

11 Priser, maj 10 Plade; 2 mm standardformat, 2B: Basis Legeringstillæg Total 4301 / ,70 14,09 13,10,76 23,80 34,85 6, ,50 3, 14, ,46 17,99 3,94 7,81 17,40 25,80 9,05 Austenitiske vs. ferritiske stål Grubetæring / spaltekorr. (initiering) Grubetæring / spaltekorr. (løbende korrosion) Spændingskorrosion Generel korrosion Nikkelafgivelse til fødevarer Styrke ved meget lave temperaturer (sprødhed) Styrke ved meget høje temperaturer (krybning + 475ºspr.) Termisk udvidelse (oftest uønsket) Termisk ledningsevne (oftest ønsket) Magnetisme Duktilitet / formbarhed Svejsbarhed Bejdsning / elektropolering Pris / prisstabilitet Dimensioner og leveringsmuligheder Austenitisk 4301 Cr () = Cr > << > < > > < < > = << >> Ferritisk 4509 () Skemaet er kun vejledende og uden ansvar 11

12 Anvendelser, ferritiske stål Simple geometrier uden for meget buk / stræk / svejsning Tyndt gods Enkel bearbejdning Store materialeomkostninger Catering (f 4016 i UK) Biler / busser (4003, 4016, 4512, 4509 ) Bygninger / industri (4509, 4521) Varme komponenter ( ºC, SPK!) Varmevekslerplader (4509 og 21), bagerovne og udstødningsrør Rørsystemer / væsketransport / presfittings (4509, 4521) Ikketrykbærende tanke Husholdningsdimser, køleskabe, hvidevarer o. lign. (4509, 4521) Postkasser, skilte, fittings mm. (især 4521) Anvendelser 12

13 13

14 Kontaktadresser Damstahl a/s Danmarksvej 28; 8660 Skanderborg (+45) Salg / leveringsforhold: Henning Elkjær Account manager; flat products hek@damstahl.com (+45) (+45) Korrosion / teknisk support: Claus Qvist Jessen Kemiingeniør, ph.d. cqj@damstahl.com (+45) (+45)