Ruostumattomat teräkset – Alatyypit ja käyttöalueet
Ruostumaton teräs on yksi käytetyimmistä metalliseoksista, joka tunnetaan korroosionkestävyydestään, kestävyydestään ja monipuolisuudestaan. Ruostumaton teräs sisältää vähintään 10,5 % kromia, joka muodostaa teräksen pinnalle suojaavan oksidikerroksen, tehden siitä vastustuskykyisen ruostetta ja korroosiota vastaan. Seoksen koostumuksesta ja käsittelymenetelmistä riippuen ruostumatonta terästä voidaan käyttää monilla aloilla – arkkitehtuurista ja rakentamisesta aina lääketieteeseen ja elintarviketeollisuuteen.
Ruostumattomilla teräksillä on useita alatyyppejä, joista jokainen on erikoistunut eri käyttöalueisiin ja olosuhteisiin. Niiden ominaisuudet, kuten lujuus, korroosionkestävyys ja lämmönsietokyky, vaihtelevat, joten on tärkeää valita oikea tyyppi tiettyyn käyttötarkoitukseen.
Tässä artikkelissa tarkastelemme eri ruostumattoman teräksen tyyppejä, niiden ominaisuuksia ja etuja:
- Mitä on ruostumaton teräs? Katsaus ruostumattoman teräksen kemialliseen koostumukseen ja sen suojamekanismeihin.
- Ferrittinen teräs: Yksi yksinkertaisimmista ja edullisimmista ruostumattoman teräksen tyypeistä, sopii vähemmän vaativiin ympäristöihin.
- Austeniitti-ferriittiteräs (dupleksiteräs): Yhdistää ferriittiteräksen lujuuden ja austeniittiteräksen joustavuuden.
- Martensiittiteräs: Korkean lujuuden ja kulutuskestävyyden omaava teräs, ihanteellinen leikkaustyökaluihin ja koneisiin.
- Austeniittiteräs: Monipuolisin ja laajimmin käytetty ruostumattoman teräksen tyyppi, arvostettu sen erinomaisen korroosionkestävyyden ja työstettävyyden vuoksi.
Ruostumattoman teräksen laaja käyttö perustuu sen erinomaisiin kestävyysominaisuuksiin ja pitkäikäiseen luotettavuuteen, mikä tekee siitä korvaamattoman materiaalin sekä arkipäiväisiin että korkean teknologian sovelluksiin.
Ruostumaton teräs 304/316?
Ruostumaton teräs on yleisnimitys teräslajeille, joissa on vähintään 12 % kromia ja erilaisia määriä muun muassa seuraavia aineita: Ni, Mo, C, Ti jne. Muihin teräslajeihin verrattaessa ruostumattomien terästen ensisijainen ominaisuus on huomattava korroosion sieto hapettavissa olosuhteissa. Ruostumatonta terästä ryhdyttiin ensimmäisen kerran käyttämään ensimmäisen maailmansodan jälkeen pääasiassa kone- ja kemianteollisuudessa. Nykyään ruostumatonta terästä käytetään miltei kaikilla teollisuudenaloilla ruokailuvälineistä elintarviketeollisuuteen ja autoteollisuuteen. Nykyään käytetään pääasiassa seuraavia ruostumattomia teräksiä: ferriittiteräs, martensiittinen teräs, austeniittinen teräs ja austeniittiinen ferriittiteräs.
Ferriittiteräs
Ferriittiteräs on toiseksi yleisin ruostumaton teräs. Ferriittiteräksessä on yleensä 13- 25 % kromia ja sen hiilipitoisuus on pieni. Ferriittiteräs voidaan ominaisuuksiensa ja käyttönsä perusteella jakaa kahteen ryhmään. Kromipitoisuudeltaan 13-17 %:n ferriittiteräs, jonka korroosionkestävyys tai hitsattavuus ei ole kovin hyvä. Tällaista terästä käytetään paljon keittiökoneissa sekä keittiöaltaissa.
Toiseen ryhmään kuuluu kromipitoisuudeltaan 25-30 %:n teräs, joka sietää hyvin korkeita lämpötila. Tällaista terästä käytetään esimerkiksi uuneissa sekä muiden korkeita lämpötiloja sietävien tuotteiden valmistuksessa. Molempien ryhmien teräkset ovat magneettisia huoneenlämmössä.
Austeniittinen ferriittiteräs
Austeniittinen ferriittiteräs. Tällaisessa teräksessä on yleensä 18-25 % kromia, 5-6 % nikkeliä ja 0,03-0,15 % hiiltä. Korroosionkestävyys muistuttaa austeniittisen ruostumattoman teräksen ominaisuuksia, mutta austeniittinen ferriittiteräs kestää korroosiota paremmin taivutettuna tai jännitettynä. Yleensä terästä käytetään öljyä hyödyntävässä kemianteollisuudessa sekä öljyn- ja kaasunjalostuksessa. Teräs on magneettinen.
Martensiittinen teräs
Martensiittisen teräksen kromipitoisuus on 12-18 % ja hiilipitoisuus on yleensä 0,3 %. Terästä voidaan karkaista ja sen lujuutta voidaan parantaa nostamalla hiilipitoisuus 0,6 %:iin. Terästä voidaan valssata ja takoa sekä sulattaa, mutta se ei sovellu hitsaamiseen. Materiaali soveltuu erityisen hyvin käytettäväksi koneen osissa, pumpuissa, pyörivissä osissa ja terien valmistuksessa. Suuremman hiilipitoisuuden ja molybdeenipitoisuuden ansiosta martensiittista terästä käytetään työkaluissa sekä stanssaus- ja rei’ityskoneissa. Teräs on magneettinen.
Austeniittinen teräs
Austeniittinen teräs on tärkein ruostumaton teräslaji, sillä se muodostaa yli 90 % kaikesta käytetystä ruostumattomasta teräksestä. Teräslaji tunnetaan myös nimellä “18-8”, joka viittaa metallin kromi- ja nikkelipitoisuuksiin. Teräs ei ole magneettinen eikä sen korroosion sieto ole kovin hyvä. Austeniittinen teräs on kuitenkin erittäin taipuisaa, joten sitä voidaan muokata helposti. Terästä voidaan käyttää erityisesti joustavuutta edellyttävässä käsittelyssä eli taivutettavissa tuotteissa. Tämän ryhmän ruostumattomista teräksistä yleisimpiä ovat teräslajit 304 ja 316.
Näihin teräslajeihin kuuluu myös useita seoksia. Sopiva teräslaji valitaan käyttötarkoituksen ja käsittelyn mukaan. Jos terästä on hitsattava, yleensä valitaan hiilipitoisuudeltaan alle 0,03 %:n teräslaji. Kromipitoisuuden tulisi olla noin 17-18 %, ja nikkelipitoisuus on yleensä 10- 12,5 %. Austeniittisen teräksen hiilipitoisuus ilmenee erityisesti nopeassa kuumennuksessa eli vaikkapa hitsattaessa. Jos hiilipitoisuus on yli 0,03 %, teräksestä alkaa irrota kromikarbidia.
Kromikarbidia liukenee erityisesti rakenteen reunoista, ja jos jälkikäsittelyä ei ole, teräksen ruostesuojaus heikkenee näistä kohdista. Jos käytetään seosta, jonka hiilipitoisuus on matala, kromikarbideja ei muodostu. Myös titaaniseos auttaa välttämään kromikarbidin. Molybdeenipitoisuus on näiden kahden teräslajin tärkein ero. 304-teräksessä ei ole molybdeeniä, mutta 316-teräksen molybdeenipitoisuus on yleensä 2,2 – 2,7 %. Korroosionkestävyyttä voidaan parantaa lisäämällä seokseen kromia ja nikkeliä. Jos molybdeeniä lisätään, teräs kestää vieläkin paremmin klorideja ja laimennettuja happoja. Yleensä teräs 304 tarkoittaa ruostumatonta terästä ja 316 happoja kestävää terästä, mutta tosiasiassa asia ei ole näin yksinkertainen.
Luonnollisesti nykyään voidaan valmistaa molybdeenipitoisuudeltaan korkeampaa terästä, mikä saa teräksen kestämään paremmin esimerkiksi yli 20 ºC merivettä, mutta silloin kannattaa muistaa, että tällainen teräs on huomattavasti tavallista ruostumatonta terästä kalliimpaa. Näitä teräslajeja ei kuitenkaan pysty erottamaan toisistaan ns. paljaalla silmällä. Siksi valmistajilla ja käsittelijöillä on oltava perusteellinen käsitys molempien teräslajien varastoinnista ja käytöstä, jotta teräslajit eivät vahingossa vaihdu tuotannon tai säilytyksen aikana.
