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
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 0,030 410S 4016 F 0,03 16,018,0 430 4509 F 0,030 18,5 Ti 0,100,60; Nb 3C+0,301,00 441 4512 F 0,03 10,512,5 Ti 6(C+N) 0,65 409 4521 F 0,025 17,0,0 1,802,50 N 0,030; Ti 4(C+N)+0,15 0,80 444 4301 A 0,07 19,5 8,0010,5 N 0,11 304 4306 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 0,11 316 4404 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 4509 4521 3 46 450650 18 2 2 A 5 4057 295 600 800950 14 / 12 215 4301 190 500700 45 4307 175 500700 45 R p 0.2 4305 230 190 500750 35 4401 500700 40 4404 500700 40 Emodul 4571 500700 40 4462 270 450 650880 25 2
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) 1.4003 260 450600 25 10,4 1.4016 240 400630 25 10,0 1.4509 46 18 25 10,0 1.4512 180 2 390560 25 10,5 1.4521 3 450650 23 10,4 1.4301 190 500700 45 / 35 15 16,0 1.4306 180 460680 45 / 35 15 16,0 1.4307 175 500700 45 / 35 15 16,0 1.4401 500700 40 / 30 15 16,0 1.4404 500700 40 / 30 15 16,0 Bukning, 1.4509 vs. 1.4301 Min. punch radius *) e < 3mm 90 e > 3mm e < 3mm 1 e > 3mm e < 3mm 180 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 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 1.4430 = Cr, 2,53,0 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 (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
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
Grubetæring / pitting 4301 efter tre dages korrosionsprøvning i NaCl + H 2 O 2 Mikroslib gennem grubetæring i 4301. Medie ukendt Spaltekorrosion Flange fra mejerirør brugt til let saltholdigt brugsvand tilsat hydrogenperoid / brintoverilte, H 2 O 2 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, oidanter (f O 2, H 2 O 2 ) mm. Pitting Resistance Equivalent Cr Mo N PREN Hastelloy C276; EN 2.4819 15 16 67,8 Inconel 625; EN 2.4856 22 9 51,7 1.4547 / 254 SMO 6,2 0,2 43,7 1.4410 (duple 2507) 25 4,5 0,3 43,0 810 % Ni 0 % Ni 1.4539 / 904L 1.4462 (duple 25) 1.4436 / SS 2343 1.4362 (duple 2304) 1.4401 / 4404 / AISI 316(L) 1.4521 / AISI 444 1.4301 / 4307 / AISI 304(L) 1.4509 / AISI 441 1.4016 / AISI 430 22 17 23 16,5 17 16 4,5 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 = 4307 4521 = 4404 Mht. grubetæring Inconel 600 16 16,0 1.4057 / AISI 431 (0,17 C) 15 15,0 1.4034 (0,430,50 C) 12,5 12,5 1.4003 / AISI 410 11 11,0 7
Spændingskorrosion (SPK) Austenitiske stål (4301/07 + 4401/04) ikke ferritiske eller duple! Klorid! 10 mg/l er til tider tilstrækkeligt Temp. over 60 C (4301stål) el. 100110 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
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 % HNO 3, 13% 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 % 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 4. 4509 og 4521 kan elektropoleres, men med ringere resultat end austenitiske stål. 4003 og 4512 vanskeligere. 9
PREN og nikkelpriser PREN = %Cr + 3,3 %Mo Cr Mo Ni PREN 1.4401 (AISI 316) Austenit 16,5 2,0 11 23,1 1.4521 (AISI 444) Ferrit 17 1,8 0 22,9 1.4301 (AISI 304) Austenit 8 1.4509 (AISI 441) Ferrit 0 Ni, $/ton? Prisudvikling, 4301 / 4016 Salgsprisudvikling rustfrie plader 180 160 4301 ( Cr, 8 Ni) 140 Inde 1 100 80 60 40 0 1. kvt. 1997 2. kvt. 1997 3. kvt. 1997 4. kvt. 1997 1. kvt. 1998 2. kvt. 1998 3. kvt. 1998 4. kvt. 1998 1. kvt. 1999 2. kvt. 1999 3. kvt. 1999 4. kvt. 1999 1. kvt. 0 2. kvt. 0 3. kvt. 0 4. kvt. 0 1. kvt. 1 2. kvt. 1 3. kvt. 1 4. kvt. 1 1. kvt. 2 2. kvt. 2 3. kvt. 2 4. kvt. 2 1. kvt. 3 2. kvt. 3 3. kvt. 3 4. kvt. 3 1. kvt. 4 2. kvt. 4 3. kvt. 4 4. kvt. 4 1. kvt. 5 2. kvt. 5 3. kvt. 5 4. kvt. 5 1. kvt. 6 4016 (16% Cr) 10
Priser, maj 10 Plade; 2 mm standardformat, 2B: Basis Legeringstillæg Total 4301 / 4307 4404 10,70 14,09 13,10,76 23,80 34,85 6,40 4016 11,50 3, 14,70 4509 4521 13,46 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
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 (100 300 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
www.damstahl.dk www.damstahl.dk 13
www.blueiq.dk Kontaktadresser Damstahl a/s Danmarksvej 28; 8660 Skanderborg www.damstahl.dk (+45) 8794 4000 Salg / leveringsforhold: Henning Elkjær Account manager; flat products hek@damstahl.com (+45) 8794 4025 (+45) 2124 1387 Korrosion / teknisk support: Claus Qvist Jessen Kemiingeniør, ph.d. cqj@damstahl.com (+45) 8794 4045 (+45) 2126 82 14