Ruostumaton teräs

10 faktaa ruostumattomasta teräksestä   

 

1. Ruostumaton teräs ei ole ainoastaan yksi tarkasti määritelty materiaali, vaan yleinen termi suurelle määrälle erilaisia seoksia, joille on kolme yhteistä tekijää: 
 
Tärkein seosaine on rauta (teräs“) 
Teräksen pitää sisältää vähintään 10.5 kromia (Cr) 
Teräs saa sisältää maksimissaan 1.2 hiiltä (C)  
 
Näiden kolmen perusvaatimuksen täytyttyä peli on niin sanotusti vapaa. Voimme lisätä materiaaleihin eri seosaineita saavuttaaksemme ruostumattomalle teräkselle halututtuja fyysis ja kemiallisia ominaisuuksia 

 

2. Ruostumattomat teräkset voidaan jakaa viiteen ryhmään kiderakenteen mukaan. Näistä tärkein on austeniittiset teräkset. Tässä ryhmässä on useimmiten 16-20 % kromia (Cr), 8-25 % molybdeenia (Mo) ja tärkeimpänä, vähintään 8 % nikkeliä (Ni).  
 
Ruostumattomilla austeniittisilla teräksillä on pintakeskeinen atomihila (FCC). Tästä johtuen austeniittiset ruostumattomat teräkset ovat paitsi korroosion kestäviä, myös hyvin sitkeitä sekä helposti kylmämuovattavia ja hitsattavia. Austeniittisten joukkoon lukeutuvat paitsi varsinainen “ruostumaton teräs” 1.4301/1.4307 (AISI 304/304L), että molybdeeniseosteinen “haponkestävä teräs” 1.4401/1.4404 (AISI 316/316L).  
 
Austeniittisten ryhmä kattaa noin 70 % maailman ruostumattomien terästen markkinoista. 

 

 3. Ferriittisillä teräksillä on kuutiokeskeinen atomihila (BCC). Ferriittiset teräkset sisältävät korkeintaan pieniä määriä tai ei ollenkaan nikkeliä. Ferriittisten terästen korroosionkestävyyttä voidaan parantaa kromin määrää lisäämällä. Ferriittisiä teräksiä on saatavilla tyypillisesti nauhalevyinä 4 mm asti. 
 
Ferriittiset ruostumattomat teräkset ovat erittäin magneettisia. Ferriittisiä teräksiä löytyy usein keittiöistämme esim. jääkaappien ovista, liesituulettimista, mikroaaltouuneista, erilaisista kulhoista sekä pesukoneiden rummuista ja kuivausrummuista. Ferriittiset teräkset ovatkin yleisempiä kuin ajattelemmekaan. 
 

4. Mikäli nikkelin määrä on noin puolet siitä mitä austeniittisilla teräksillä, saamme mikrorakenteen, joka koostuu kahdesta eri kiderakenteesta  austeniittisesta ja ferriitistä  eli duplex-teräkset. Melkein puolet mikrorakenteesta sitoo kaiken nikkelin ja tulee austeniittiseksi kun taas lopulla mikrokenteella ei ole ollenkaan nikkeliä ja se on puolestaan ferriittinen. Sen vuoksi duplex-terästen mikrorakenne on austeniittis-ferriittinen, tyypillisesti 55 % ferriittiä. 
 
Mekaanisilta ominaisuuksiltaan duplex-teräkset ovat merkittävästi lujempia (siten myös vaikeammin muovattavia) kuin ferriittiset ja austeniittiset teräkset. Korroosio- ominaisuudet puolestaan ovat duplex-teräksillä erinomaiset. Sen vuoksi niiden käyttö on lisääntynyt alueilla, joissa vaaditaan korkeaa lujuutta ja hyvää korroosion kestävyyttä kuten Pohjanmeren öljyteollisuudessa, kemian teollisuudessa sekä myös selluteollisuuden applikaatioissa. 

 

5. Tiettyjä ruostumattomia teräksiä voidaan karkaista. Nämä ovat martensiittisia ruostumattomia teräksiä, joissa on korkea hiilipitoisuus (C) ja matala kromipitoisuus (Cr). Karkaisu tapahtuu lämmittämällä teräs korkeaan lämpötilaan ja nopealla jäähdyttämisellä. 
 
Tyypillisiä käyttökohteita ovat veitsien terämateriaalit. Terät ovat magneettisia, mutta eivät erityisen korroosionkestäviä. Konetiskauksen jälkeen voidaan joskus nähdä “punaisia pisteitä” terämateriaalissa, mikä on merkki korroosiosta. Käsitiskauksella voidaan välttää nämä ongelmat. 
 

6. Ruostumattomilla teräksillä on erinomainen kyky muodostaa suojaava passiivikerros, johtuen niiden kromipitoisuudesta (väh. 10,5 %). Kromi reagoi ilman kanssa ja muodostaa spontaanisti erittäin ohuen (5-10 nm) materiaalia suojaavan kromioksidikerroksen. Niin kauan kun oksidikerros säilyy ehjänä teräksen pinnalla, on ruostumaton teräs korroosiota kestävä. Tästä syystä korroosiolta suojaavaa oksidikerrosta kutsutaan passiivikerrokseksi.  
Valitettavasti passiivikerros ei kuitenkaan suojaa aivan kaikelta — huonoissa olosuhteissa teräs voi ruostua. Tämä voi tapahtua paikallisesti passiivikerroksen rikkoonnuttua, vaikka muu pinta säilyisi ehyenä. Tyypillisiä paikallisia korroosiotyyppejä ovat piste- ja rakokorroosio. 


 7. Teräksen korroosiokestävyyden (pistekorroosio) määrittelee usein teräksen kromin (Cr), molybdeenin (Mo) ja osittain typen (N) pitoisuudet. Mitä korkeammat pitoisuudet, sitä parempi. Käytännössä optimaalinen ruostumaton teräs sisältää siten mahdollisimman paljon kromia ja molybdeeniä. Tämän vuoksi “haponkestävä” 1.4401 laatu on paremmin korroosiota kestävä kuin ”perus rosteri” 1.4301. 
 
Haittapuolena on runsaasti seostetun teräksen korkeampi hinta. Käytännössä järkevintä on valita teräs, joka antaa optimaalisen korroosionkestävyyden suhteutettuna materiaalin hintaan. 


8. Korroosio on normaalisti pahempaa veden alla, mutta se voi olla ongelma vedenpinnan yläpuolellakin. Suurin ero olosuhteisiin veden ala- ja yläpuolella liittyy elektrolyyttien määrään. Vedessä niitä voi olla runsaasti, mutta vesirajan yläpuolella elektrolyytit esiintyvät roiskeina ja pisaroina. Mitä suolaisempaa vesi on, sitä kriittisemmät vaikutukset.  
 
Mikäli halutaan maksimoida korroosionkestävyys vedenpinnan yläpuolella, on vältettävä seisovan veden jäämistä rakenteeseen. Pinnat on pidettävä puhtaina ja sileinä minimaalisen adheesion aikaansaamiseksi. Tasaisia tai ” väärään” suuntaan kaltevia rakenteita on vältettävä seisovan veden minimoiseksi. Mitä vähemmän vettä, sitä pienemmät riskit korroosiolle. 


9. Virallisia elintarviketeräksiä ei ole luokiteltu. EU-asetuksen 1935/2004 mukaan teräs ei saa vaikuttaa ruokaan eikä ihmisiin, mutta virallista hyväksyttyjen terästen listaa ei ole julkaistu.  
Yleisohjeina on valita teräs, josta ei irtoa raskasmetalleja ja joka on riittävän korroosionkestävä sekä noudattaa hyvää valmistustapaa (Good Manufacturing Practice, GMP). 
 

10. Ruostumaton teräs on yksi maailman kierrätetyimmistä metalleista ja jopa 80 % Euroopan uusista ruostumattomista teräksistä valmistetaan kierrätysmateriaalista. Kierrätettävä, lajiteltu raaka-aine (“romu”) kerätään toimitettavaksi terästehtaille. Terästehtaalla romu sulatetaan ja siihen lisätään tarvittavat seosaineet kuten kromi, molybdeeni, nikkeli tai muu seosaine halutun teräksen (X) aikaansaamiseksi. 
 
teräksen kaikki käyttökelpoiset seosaineet palautuvat uudeksi teräkseksi. 
rajoitamme kaivostoiminnan ympäristölle aiheuttavia haittavaikutuksia. 
meidän ei tarvitse käyttää energiaa malmissa olevien epäpuhtauksien kuten rikin, fosforin, jne. puhdistukseen ja jalostamiseen.  
ruostumattoman teräsromun kierrättäminen on taloudellisesti järkevää. 
kierrättämällä vältämme ruostumattoman teräksen joutumisen luontoon. 
 
Yhteenvetona voidaan todeta, että ruostumaton teräs on yksi maailman eniten kierrätetyistä materiaaleista. Mikään muu metalliseos ei pystyy vastaavaan saavutukseen. 

 

 

Tarkastele ruostumattomien terästen valikoimaa