Kõik teavad roostevabast terasest, kuid mitteprofessionaalid üldiselt ei tea, et roostevaba teras jaguneb eri tüüpideks ja isegi sadadeks klassideks.
"Roostevaba teras" on väga üldine mõiste. Euroopa standardi EN 10088 kohaselt viitab roostevaba teras metallmaterjalide kategooriale, mille kroomi (Cr) sisaldus on üle 10,5% ja millel on korrosioonivastane funktsioon. Muid legeerelemente võib lisada ka muudel toimivuskaalutlustel.
Üldiselt jaguneb roostevaba teras viide kategooriasse: martensiitsest roostevaba terasest, ferriitsest roostevabast terasest, austeniitsest roostevabast terasest, dupleks-roostevabast terasest ja sademekindlast roostevabast terasest.
Nende viie roostevaba terase tüübi kiireks eristamiseks saab teha esialgse hinnangu materjali sulamisisalduse põhjal.
Martensiitsest roostevabast terasest
Joonis 1 Martensiitsest roostevaba teras
Martensiitset roostevaba teras kuulub Fe-Cr-C-(Ni-Mo) sulamisse – peamised legeerivad elemendid on raud, kroom ja süsinik ning mõned klassid sisaldavad niklit ja molübdeeni.
Seda tüüpi materjalide eripära on see, et kroomi (Cr) sisaldus on vahemikus 11,5–18%. Võrreldes teist tüüpi roostevaba terasega on selle süsiniku (C) sisaldus väga kõrge, vahemikus 0,15–1,2%. Tuleb märkida, et üldise legeerterase (nt Q355B) süsinikusisaldus on ainult umbes 0,2%.
Seda tüüpi materjale saab karastada kuumtöötlusega, et saavutada suurem tugevus ja kõvadus. Martensiitsest roostevaba teras on põhimõtteliselt magnetiline ja seda omadust saab kasutada ka esialgse meetodina materjali tüübi hindamiseks.
Martensiitsest roostevabast terasest valmistatakse sageli suuremat kõvadust nõudvaid tooteid, nagu kööginoad, kirurgiainstrumendid või laagrid.
Ferriitne roostevaba teras
Joonis 2 Ferriitne roostevaba teras
Ferriitne roostevaba teras kuulub Fe-Cr-(Mo) sulamisse – peamised legeerivad elemendid on raud ja kroom ning mõned klassid sisaldavad molübdeeni.
Võrreldes martensiidiga on ferriitse roostevaba terase süsinikusisaldus madalam, üldiselt alla 0,08%, kuid kroomisisaldus on palju suurem - 10,5–30%.
Ferriit on ka magnetiline. Seda tüüpi materjale on kuumtöötlemisel raske karastada ja seda kasutatakse tavaliselt olukordades, kus sitkus ei ole kõrge nõue, kuid vastupidavus kloriidi pingekorrosioonipragunemisele on kõrge, näiteks autode väljalaskesüsteemid, autode sisustus, kuumaveetornid ja muud seadmed.
Austeniit roostevaba teras
Joonis 3 Austeniit roostevaba teras
Austeniitset roostevaba terast kuulub Fe-Cr-Ni (Mo) sulam – peamised legeerivad elemendid on raud, kroom, nikkel ja mõned klassid sisaldavad molübdeeni.
Sarnaselt ferriidiga kontrollib austeniitse roostevaba teras tavaliselt süsinikusisaldust alla 0,08%, kroomisisaldus on vahemikus 16–28% ja niklisisalduse vahemik on palju suurem - 3,5 kuni 32%. .
Nende materjalide sulamisisaldus tagab, et need säilitavad alati austeniitse struktuuri krüogeensetest temperatuuridest kuni sulamistemperatuurini. Nagu martensiiti, saab ka austeniiti karastada kuumtöötlemise teel, et muuta selle mehaanilisi omadusi.
Tuleb märkida, et austeniit roostevaba teras on üldiselt mittemagnetiline, kuid üldiselt muutub see magnetiliseks, kui seda külmtöötleda ilma lahusega töötlemiseta. Austeniidi suurim omadus on selle suurepärane korrosioonikindlus, plastilisus ja sitkus.
Tänu oma suurepärastele omadustele kasutatakse austeniiti üldiselt toiduainete köögitarvete, keemiatööstuse seadmete, ehitustoodete jms valmistamiseks.
Dupleks roostevaba teras
Fiture 4 Duplex roostevaba teras
Roostevaba dupleksteras kuulub Fe-Cr-Ni-(Mo)-N sulamisse – peamised legeerivad elemendid on raud, kroom, nikkel, lämmastik ja mõned klassid sisaldavad molübdeeni.
Niinimetatud "kahefaasiline" tähendab, et ferriidi struktuur ja austeniidi struktuur moodustavad kumbki 50% ning selle jõudlus ühendab ka ferriidi ja austeniidi eelised ühes – sellel on suurem voolavuspiir ja tõmbetugevus kui austeniidil ning magnetiline.
Roostevaba dupleksterase süsinikusisaldus on kõigi roostevabade teraste seas madalaim – alla 0,03%. Kroomisisalduse alumine piir on kõrgem kui teistel roostevabadel terastel - 21~26%. Niklisisaldus on 3,5-8%. Mõned üksikud klassid sisaldavad molübdeeni, kuid üldiselt ei ületa see 4,5%.
Roostevaba dupleksterast saab üldiselt kasutada mereseadmetes, naftakeemiatehase rajatistes, soojusvahetites, paberitootmisseadmetes jne.
Sademega karastatud roostevaba teras
Joonis 5 Sadekarastav roostevaba teras
Sadestamiskõvastuv roostevaba teras kuulub Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N sulamisse – peamisteks legeerivateks elementideks on raud, kroom, nikkel ja lämmastik ning mõned klassid sisaldavad molübdeeni, alumiiniumi, vaske ja nioobiumi.
Seda tüüpi roostevaba terast iseloomustab mõõdukas korrosioonikindlus, lihtne töötlemine ja see võib pärast kuumtöötlust suhteliselt madalatel temperatuuridel (tavaliselt 500–800 kraadi) anda väga suure tugevuse.
Sademega kõveneva roostevaba terase algne mikrostruktuur on austeniidist või martensiidist. Austeniitset roostevaba terast saab kuumtöötlemisel muuta martensiidiks enne sademetega kõvenemist. Kui martensiit on karastatud, põhjustab sellest tulenev kuumvanandustöötlemine kõvade intermetalliliste ühendite sadestamist võrest ja seejärel toimub sademete kõvenemine.
Pärast kuumtöötlemist võib seda tüüpi materjalide voolavuspiir olla 3 või isegi 4 korda suurem austeniitsest roostevabast terasest - 520MPa ~ 1500 MPa. Seetõttu kasutatakse seda enamasti kosmosetööstuses ja muudes kõrgtehnoloogilistes valdkondades, mis nõuavad suurt materjali tugevust.