Vi diskuterer ofte forskellige bearbejdningsteknikker i rustfrit stål såsom støbeevne, smedbarhed, bearbejdelighed, svejsbarhed og varmebehandling, men forstår vi virkelig disse udtryk fuldstændigt? Mange har måske en generel idé om, hvad disse processer indebærer, men at forklare dem i detaljer kan være udfordrende. Nedenfor er en samlet introduktion til almindelige forarbejdningsteknikker i rustfrit stål til reference.
Rustfrit stål er meget udbredt på grund af dets fremragende korrosionsbestandighed. I øjeblikket er der mange kvaliteter af rustfrit stål med varierende formbarhed, styrke og bearbejdelighed. Blandt dem er 304 og 316 rustfrit stål to af de mest almindeligt anvendte typer.
304 rustfrit stål (også kendt som A2 rustfrit stål) indeholder 18-20% krom og 8-10% nikkel. 316 rustfrit stål (også kendt som A4 rustfrit stål) indeholder cirka 16 % krom, 10 % nikkel og 2-3 % molybdæn. Den vigtigste forskel mellem 304 og 316 rustfrit stål er tilstedeværelsen af molybdæn i 316, som er fraværende i 304.
Tilsætning af molybdæn øger modstanden mod kloridkorrosion. Desuden indeholder 316 rustfrit stål spormængder af silicium, kulstof og mangan, hvilket gør det mere modstandsdygtigt over for kemisk korrosion, såsom fedtsyrer og svovlsyre ved høje temperaturer. Derudover kan 316 rustfrit stål modstå temperaturer op til 871°C, mens 304 har lidt lavere varmebestandighed. Derfor er 316 rustfrit stål almindeligt anvendt i marine applikationer.
bearbejdelighed
304 rustfrit stål er lettere at bearbejde sammenlignet med 316. Det er også lettere at rengøre, hvilket gør det ideelt til dekorative finish. 316 rustfrit stål er sværere at bearbejde og kræver specialværktøj til skæring. Derfor anvendes 316 kun, når andre rustfrie stål ikke kan opfylde anvendelseskravene.
Behandlingsmetoder
Både 304 og 316 rustfrit stål kræver kraftigt maskineri på grund af betydelige vibrationer under forarbejdning. Værktøj lavet af hårdmetal eller højhastighedsstål (HSS) anbefales. HSS-værktøjer yder bedre ved lavere skærehastigheder. Alle 300-seriens rustfrit stål udviser en vis grad af arbejdshærdning, hvor 316 er mere tilbøjelige til at hærde. Foranstaltninger såsom brug af skarpe værktøjer, lavere hastigheder og højere tilspændingshastigheder kan afbøde dette. For komplekse 304 dele minimerer dybe snit med høje tilspændingshastigheder arbejdshærdning.
Støbbarhed af rustfrit stål
Støbbarhed refererer til rustfrit ståls evne til at producere kvalificerede støbegods gennem støbning. Det omfatter fluiditet, svind og adskillelse. Fluiditet er det smeltede metals evne til at fylde en form; svind henviser til volumenreduktion under størkning; segregation beskriver kemisk og strukturel inhomogenitet forårsaget af ujævn afkøling.
Tips til bearbejdning af rustfrit stål
1. Til skæring af stænger under φ40 mm, brug HSS skæreværktøjer for at opnå optimale resultater. For større diametre (φ40+ mm) forbedrer hårdmetalværktøjer effektiviteten på grund af lavere skærehastigheder.
2. Indstil værktøjets skråvinkel til 0° (slib om muligt på en værktøjssliber). Dette forhindrer spåntilstopning og værktøjsbrud forårsaget af friktion.
3. Undgå for stor værktøjsspidsradius, da det fremskynder flankeslid på grund af udtynding af spåner og arbejdshærdning.
4. Slib værktøj omgående. Overvåg både primær og sekundær flankeslid – overdreven sekundær slitage indsnævrer rillerne og forhindrer spånfjernelse.
5. Sørg for en glat værktøjsoverflade for at reducere klæbemiddelslid og skærekræfter. Slibning af en 0.2 mm negativ affasning på kanten minimerer afslag. Brug YG8-karbid for bedre stivhed og reduceret vedhæftning.
6. Oprethold en skærehastighed på ~60 m/min. For stænger φ40–φ80 mm færdiggøres snittet i én omgang uden sideværts bevægelse. Bryd lange spåner for at undgå farer og minimere hærdning af arbejdet. Når du skærer faste emner, skal du efterlade 1–2 mm i midten for at snappe manuelt.
Smedbarhed af rustfrit stål
Smedbarhed refererer til rustfrit ståls evne til at gennemgå formændringer (f.eks. smedning, rulning, strækning, ekstrudering) uden at revne, hverken varmt eller koldt. Denne egenskab er påvirket af materialets kemiske sammensætning.
Svejsbarhed af rustfrit stål
Svejsbarhed betegner rustfrit ståls tilpasningsevne til svejseprocesser. Det involverer to aspekter:
1. Ledintegritet: Modtagelighed for defekter under specifikke svejseforhold.
2. Serviceydelse: Den svejste samlings egnethed til påtænkt brug.
Varmebehandling af rustfrit stål
Almindelige varmebehandlingsprocesser omfatter udglødning, normalisering, bratkøling, temperering, opløsningsbehandling, udfældningshærdning og ældning.
Udglødning: Opvarmning til en bestemt temperatur, fastholdelse og langsom afkøling for at reducere hårdhed, forbedre plasticitet, lindre stress og homogenisere mikrostruktur. Typer omfatter omkrystallisation, stressaflastning, sfæroidisering og fuld udglødning.
Normalisering: Opvarmning 30–50°C over Ac3/Acm, fastholdelse og luftkøling for at forbedre mekaniske egenskaber, forfine korn eller forberede til efterfølgende behandlinger.
Slukning: Opvarmning over Ac3/Ac1, fastholdelse og hurtig afkøling (f.eks. i saltbade) for at danne martensit, hvilket øger hårdhed, styrke og slidstyrke.
Anløbning: Genopvarmning af brat stål under Ac1 for at lindre stress og balancere hårdhed med sejhed. Typerne omfatter lav-, medium-, højtemperatur- og multipel temperering.
Opløsningsbehandling: Opvarmning for at opløse overskydende faser, efterfulgt af hurtig afkøling for at skabe en overmættet fast opløsning.
Udfældningshærdning: Forstærkning via klyngedannelse af opløst stof eller partikeldispersion (f.eks. ældning ved 400-800°C for austenitiske stål).
Aldring: Naturlig eller kunstig ældning for at stabilisere dimensioner og egenskaber ved at lindre indre stress.
hærdbarhed
Hærdbarhed refererer til dybden og ensartetheden af hårdhed opnået under bratkøling. Det afhænger af legeringselementer, kornstørrelse, opvarmningstemperatur og afkølingshastighed. Høj hærdbarhed sikrer ensartede mekaniske egenskaber og reducerer forvrængning.