Vad är rostfritt stål?
Rostfria legeringar är idealiska för många tillämpningar. För att kunna bearbeta dessa legeringar framgångsrikt måste verkstäderna förstå deras egenskaper.Läs mer om material i rostfritt stål
Rostfritt stål används ofta inom olika branscher för deras styrka, hållbarhet och motståndskraft mot oxidation och färgning. Produkter och komponenter tillverkade av dessa legeringar är lätta att rengöra och sterilisera, och när det gäller hållbarhet är materialet återvinningsbart. Men ”rostfritt stål” är en kategori, inte en enda legering. För att använda rostfritt stål på bästa sätt måste verkstäderna förstå hur dessa legeringar beter sig vid bearbetning av dem.
Var används rostfritt stål?
Fordonstillverkare producerar ofta avgassystem, trim och strukturella komponenter från rostfritt stål. Tillverkare inom den medicinska industrin förlitar sig på rostfritt stål för kirurgiska instrument, implantat och medicintekniska produkter. Även om vissa medicinska delar i allt högre grad förlitar sig på andra metaller som titan, förblir rostfritt stål en stöttepelare för industriell produktion.
Inom olje- och gasindustrin är rostfritt stål det material som valts för rörledningar, offshore-plattformar och lagringstankar som måste tåla extremt hårda miljöer. Rostfritt stål är lätt hygienöverensstämmelse gör det önskvärt i livsmedels- och dryckesindustrin för bearbetningsutrustning, förvaringsbehållare, köksredskap och mer. Andra industrier som konstruktion, arkitektur och marin är beroende av rostfritt stål för allt från tak och strukturella stöd till marin hårdvara, varvsindustri och avsaltningsanläggningar. Rostfria legeringar utmärker sig i dessa applikationer på grund av fördelarna med deras metallurgi, vilket ger oxidationsbeständighet, enkel hygienöverensstämmelse och andra fördelaktiga egenskaper.
Varför är rostfritt stål utmanande att bearbeta?
ISO M pentagramm
Rostfritt stål är svårare att skära än vanliga stål på grund av dess seghet och termisk beständighet. Högre krom- och nickelhalt, tillsammans med molybden, tenderar att minska bearbetbarheten av austenitiskt rostfritt stål. Legeringar som innehåller titan kan också bidra till slipande slitage på skärverktyg.
Eftersom rostfria legeringar är dåliga värmeledare, stannar mer värme i snittet istället för att försvinna genom chips. Detta ökar töjningshärdningen och ökar användningen av verktyg och skär med mellan 20% och 40%. Därför är rostfria stål dyrare att skära än enkla stål.
Tillägg av Sulphur – som överstiger 0,020% – kan öka bearbetbarheten av rostfritt stål avsevärt men kan också påverka andra egenskaper som korrosionsbeständighet, svetsbarhet och het duktilitet. Av denna anledning behandlas stångmaterial med Sulphur för förbättrad bearbetbarhet oftare än plattmaterial. Rostfria stål med förbättrad bearbetbarhet bär ofta varumärken som Sanmac®, Prodec® och UGUIMA®.
När hårdmetallverktyg används för att bearbeta rostfritt, deformerar de faktiskt materialet framför dem i motsats till att skära det. Materialet bryts sedan av för att bilda chips. Rostfria stålytor genomgår belastningshärdning, även kallad arbetshärdning, vilket är vanligare i rostfritt stål än i någon annan materialgrupp. Det uppstår när skärning hårdnar en yta i jämförelse med basmaterialet.
Vilka är de viktigaste egenskaperna hos rostfritt stål?
Rostfritt stål är järnbaserade legeringar som används för deras värme- och korrosionsbeständighet. Metallurger klassificerar rostfritt stål i fem grundläggande grupper: Austenitisk, ferritisk, martensitisk, duplex och utskiljningshärdat. Sammansättningen av enskilda legeringar bestämmer deras specifika egenskaper som arbetsstyckematerial och vid bearbetning. Alla fem typer av rostfritt stål innehåller krom, som bildar ett passivt lager av kromoxid på ytan för att förhindra korrosion och rost.
Austenitiskt rostfritt stål:
Dessa icke-magnetiska legeringar innehåller vanligtvis 16% till 26% krom och upp till 35% nickel, med låg kolhalt. Detta ger dem utmärkt korrosionsbeständighet, god formbarhet och god svetsbarhet. Vissa austenitiska rostfria stål innehåller också molybden och titan, vilket kan minska bearbetbarheten och öka verktygsslitaget.
Exempel:
- 304: Vanligaste sorten; används i köksutrustning, rörledningar och kemiska behållare.
- 316. Innehåller molybden för förbättrad korrosionsbeständighet, särskilt mot klorider. Används i marina miljöer och medicinska implantat.
Ferritiska och martensitiska rostfria stål:
Med liten eller ingen nickel innehåller dessa rostfria stål 10,5% till 30% krom och används ofta i applikationer med begränsade behov av korrosionsbeständighet. De är också magnetiska och i allmänhet billigare än austenitiska kvaliteter.
Exempel:
- 430. Används vanligtvis i biltrim, pumpaxlar, turbiner, köksapparater, livsmedelsbearbetning, varmvattenberedare och arkitektoniska tillämpningar.
- 409. Används i bilavgassystem samt för muttrar och bultar och andra applikationer som kräver svetsbarhet och måttlig korrosionsbeständighet.
Martensitiska rostfria stål:
Med 12% till 18% krom och högre kolhalt, ger dessa stål hög hållfasthet och hårdhet, är magnetiska och värme behandlingsbara och ger måttlig korrosionsbeständighet.
Exempel:
- 410. Används i bestick, kirurgiska instrument och ventiler.
- 420. Används också ofta för kirurgiska instrument och bestick för sin höga hårdhet efter värmebehandling.
Duplexa rostfria stål:
Dessa legeringar består av en balanserad blandning av austenitiska och ferritiska strukturer - cirka 22% till 25% krom och 5% till 7% nickel - och innehåller ofta molybden. De ger hög hållfasthet och utmärkt korrosionsbeständighet, särskilt för att stressa korrosionskrackning och gropbildning. Detta innebär att tillverkare kan använda mindre material och minska arbetsstyckets vikt. Duplex rostfritt stål innehåller också mindre nickel än motsvarande austenitiska kvaliteter, vilket ofta är en kostnadsfördel.
Exempel:
- 2205: Används ofta i kemisk bearbetning, olje- och gasindustrin och marina tillämpningar.
- 2507. Super duplex-kvalitet med förbättrad styrka och korrosionsbeständighet som används i utmanande miljöer.
Utskiljningshärdade rostfria stål:
Dessa stål innehåller krom och nickel, tillsammans med element som aluminium, koppar och niob som möjliggör utfällningshärdning. De kan värmebehandlas för att uppnå hög hållfasthet och hårdhet med god korrosionsbeständighet.
Exempel:
- 17-4 PH: Populär inom flyg-, kemi- och petrokemisk industri.
- 15-5 PH: Liknar 17-4 PH men med förbättrad seghet.
5 tips för framgångsrik skärning av rostfritt stål
- Större, robustare och starkare verktyg håller längre när man skär rostfritt stål.
- Med en större, tjockare insats avleds mer värme i insatsen istället för i skäreggen.
- Välj verktyg med en tuff hårdmetallsort, inte en slitstark, för att motstå spånbrott och kantflisning från belastningshärdning.
- En stark insats med skarpa geometrier är mest fördelaktig.
- Kontrollera skärhastigheten för att förlänga verktygets livslängd och förbättra bearbetningen.
Läs mer om rostfritt stål
Verktygstillverkare tillhandahåller olika resurser för att hjälpa kunderna att förenkla och optimera sin bearbetning. Dessa inkluderar självstimulerat material för att hantera många bearbetningsförhållanden, samt tillgång till experter för att ta itu med mer komplexa problem. Seco Assistant-appen optimerar verktygs- och handtagens verktygsslitage effektivt med rostfritt stål. Funktionen Verktygsoptimering hjälper till att identifiera slitagemönster och välja skärparametrar för att minimera slitage.
Samtidigt fortsätter Seco sitt engagemang för teknisk utbildning och utbildning genom sitt Seco Technical Education program (STEP). När tillverkarna kämpar för att övervinna kompetensgapet och för att utbilda nya maskinister för att ta itu med produktionsutmaningar, erbjuder denna beprövade instruktion integrerad hjälp med problemen med bearbetning av rostfria arbetsstycken.