Roostevabad terased – alamtüübid ja kasutusvaldkonnad
Roostevaba teras on üks enimkasutatavaid metallisulameid, mis on tuntud oma korrosioonikindluse, vastupidavuse ja mitmekülgsuse poolest. Roostevaba teras sisaldab vähemalt 10,5% kroomi, mis loob terase pinnale kaitsva oksiidikihi, muutes selle vastupidavaks rooste ja korrosiooni suhtes. Sõltuvalt sulami koostisest ja töötlemismeetoditest saab roostevaba terast kasutada paljudes valdkondades – alates arhitektuurist ja ehitusest kuni meditsiini ja toiduainetetööstuseni.
Roostevabadel terastel on mitmeid alamtüüpe, millest igaüks on spetsialiseerunud erinevateks kasutusvaldkondadeks ja tingimusteks. Nende omadused, näiteks tugevus, korrosioonikindlus ja kuumataluvus, võivad varieeruda, mistõttu on oluline valida õige tüüp vastavalt konkreetsele rakendusele.
Siin artiklis uurime roostevabade teraste erinevaid liike, nende omadusi ja eeliseid:
- Mis on roostevaba teras? Ülevaade roostevaba terase keemilisest koostisest ja selle kaitsemehhanismidest.
- Ferriitteras: Üks lihtsamaid ja odavamaid roostevaba terase tüüpe, sobib vähem nõudlike keskkondade jaoks.
- Austeniit-ferriit-teras (dupleksteras): Kombineerib ferriitterase tugevuse ja austeniitterase paindlikkuse.
- Martensiit-teras: Kõrge tugevuse ja kulumiskindlusega teras, ideaalne lõikeriistade ja masinate jaoks.
- Austeniit-teras: Kõige universaalsem ja laialdasemalt kasutatav roostevaba terase tüüp, mida hinnatakse selle kõrge korrosioonikindluse ja töötlemisvõime poolest.
Roostevabade teraste lai kasutusvaldkond tuleneb nende suurepärasest vastupidavusest ja pikaajalisest töökindlusest, muutes need asendamatuks materjaliks nii igapäevastes kui ka kõrgtehnoloogilistes rakendustes.
Mis on roostevaba teras 304/316?
Roostevaba teras on terasetüüpide üldnimetus, mis sisaldavad vähemalt 12% Cr ning erinevates kogustes Ni, Mo, C, Ti jm. Võrreldes teiste terasetüüpidega on roostevabade teraste ühisomaduseks märkimisväärne korrosioonikindlus oksüdeerivas keskkonnas. Roostevaba terast hakati esmakordselt kasutama pärast I maailmasõja lõppu peamiselt masina- ning keemiatööstuses.
Tänapäeval leiab roostevaba teras rakendust paljudes tööstusharudes alates kodumajapidamises kasutatavatest söögiriistadest kuni erinevate lahendusteni toiduainetööstuses, töötlevas tööstuses, autotööstuses ja mujal. Tänapäeval kasutatakse peamiselt järgmisi roostevaba terase tüüpe: ferriit-, martensiit-, austeniit-ning austeniit-ferriit-teras.
Ferriitteras: omadused ja kasutusvaldkonnad
Sellesse gruppi kuuluv teras on roostevabade teraste hulgas kasutatavuselt teisel kohal. Antud gruppi kuulv teras sisaldab tavaliselt umbes 13-25% Cr ja on madala süsinikusisaldusega.
Teras jaguneb oma omaduste ja kasutuse põhjal kahte gruppi:
- Esimesse gruppi kuuluv teras on kroomisisaldusega 13-17%, ning mille korrosioonikindlusele ega keevitatavusele ei esitata eriti suuri nõudeid, kasutatakse näiteks köögitehnika ning kraanikausside valmistamiseks.
- Teise gruppi kuuluv teras, sisaldab 25-30% Cr ja talub hästi kõrgeid temperatuure ning seda kasutatakse ahjude jm. kõrget kuumust taluvate esemete valmistamisel.
Mõlemasse gruppi kuuluvad terased on toatemperatuuril magnetilised.
Austeniit-ferriit-teras: eelised ja rakendused
Austeniit-ferriit-teras sisaldab tavaliselt 18-25% Cr, 5-6% Ni, ja 0,03-0,15% C. Korrosioonikindlus sarnaneb austeniitsele roostevabale terasele, kuid austeniit-ferriit-teras on vastupidavam korrosioonile juhul kui terast painutakse või kui teras on pinge all.
Tavaliselt kasutatakse austeniit-ferriit-terast naftakeemiatööstuses, nafta- ja gaasitööstuses ning keemilises töötlevas tööstuses. Tegemist on magnetilise terasega.
Martensiit-teras: tugevus ja kasutusvõimalused
Martensiit-terase Cr-sisaldus on 12-18% vahel ja tavaline süsinikusisaldus on 0,3%. Teras on karastatav, ning tugevust suurendab veel ka süsinikusisalduse tõstmine kuni 0,6%. Martensiit-terast saab valtsida ja sepistada ning sulatada, kuid mitte keevitada.
Materjal sobib kõige paremini masinaosade, pumbavõllide, pöörlevate osade ja terariistade valmistamiseks. Suurema süsiniku ning molübdeenisisaldusega martensiit-terast kasutatakse tööriistade, samuti stantsimis- ning augustamismasinate valmistamisel. Martensiit-teras on samuti magnetiline.
Austeniit-teras: kõige universaalsem roostevaba teras
Austeniit-teras on roostevabadest terasetüüpidest kõige tähtsam, sest seda kasutatakse kogu roostevaba terase tarbimisest rohkem kui 90% ulatuses. Austeniit-terast nimetetakse tihti ka 18-8 teraseks, mis märgib vastavalt tavalist Cr ja Ni sisaldust metallis. Austeniit-teras ei ole magnetiline ning tema korrosioonikindlus ei ole kõige kõrgem. Tema peamine omadus on aga väga hea painduvus ning seetõttu saab seda hästi töödelda. Austeniit-terast saab kasutada plastilist deformatsiooni nõudvates valmistamisprotsessides, mistõttu seda on sobilik kasutada seal, kus toodete painutamine on vajalik.
Selles grupis on roostevabadest terastest kõige enam kasutust leidvad terasetüübid, 304 ja 316. Nende tüüpide hulgas on omakorda terve rida sulameid. Tüüpide valik sõltub kasutuseesmärgist ning töötlemismeetodist. Kui terast on vaja keevitada, kasutatakse kõige sagedamini madalama kui 0,03% süsinikusisaldusega terasetüüpe. Kroomisisaldus peaks olema umbes 17-18% ning niklisisaldus on tavaliselt 10-12,5%.
Austeniitse terase süsinikusisaldus avaldab mõju kiire kuumutamise käigus, sh keevitamisel. Juhul kui süsinikusisaldus on kõrgem kui 0,03%, hakkavad eralduma kroomkarbiidid. Kroomkarbiidid eralduvad peamiselt struktuuri ääreosast, ning juhul kui ei toimu järeltöötlust, ei ole teras seejärel antud kohtadest enam korrosiooni eest kaitstud. Kui kasutada sulamit, mille süsinikusisaldus on madal, kroomkarbiide ei teki, samuti aitab kroomkarbiidide tekkimist ära hoida titaanisulam. Peamine erinevus kahe tüübi vahel on Mo sisaldus. Kui 304-teras ei sisalda molübdeeni, on 316 terase tavaline Mo sisaldus 2,2 kuni 2,7%.
Korrosioonikindlust on võimalik tõsta lisades sulamisse Cr ja Ni. Lisades rohkem Mo muutub teras veelgi vastupidavamaks kloriidide ja lahjendatud hapete suhtes. Tavaliselt märgitakse vahet 304 ja 316 tüüpi teraste vahel kui roostevaba teras ja happekindel roostevaba teras, mida aga ei saa lugeda õigeks. Loomulikult on tänapäeval võimalik valmistada suurema molübdeenisisaldusega terast, mille abil on võimalik suurendada terase vastupidavust muuhulgas üle 20ºC mereveele, kuid sel juhul peab arvestama tõgaga, et sellist tüüpi terase hind on märgatavalt kõrgem kui tavalisel roostevabal terasel.
Visuaalsel vaatlusel pole võimalik ülalnimetatud teraste vahel vahet teha. Seetõttu peab nii tootjatel kui ka töötlejatel olema väga hea ülevaade mõlemat tüüpi teraste ladustamisest ning kasutamisest, et terased ei läheks tootmis- ega ladustamisprotsessis omavahel vahetusse.
