Don’t miss a post

Tuotteiden valmistuksessa käytetään periaatteessa 3 teräslaatua (terästyyppiä):

1. Hiiliteräs
2. Legoitu teräs
3. Ruostumaton teräs

Jokainen näistä teräslaaduista koostuu erilaisista määristä rautaa ja hiiltä (teräksen peruselementtejä) sekä joissakin tapauksissa myös lisäseoksista. Tutustutaanpa näihin teräslajeihin yksityiskohtaisesti…

Mitä teräslaatuja kannattaa valita?

Kun valitset oikeaa metallia työhösi, sinun on otettava huomioon useita tekijöitä:

• Kovuus- kyky vastustaa hankausta, mutta myös vaikeus tulla leikatuksi tai poratuksi
• Lujuus- määrä voimaa, joka tarvitaan metallin muodonmuutokseen
• Sitkeys- kyky vastustaa rasitusta (eikä rikkoontua)
• Muovattavuus- metallin kyky muodonmuutokseen
• Hitsattavuus- kyky tulla hitsatuksi (riippuu sulamispisteestä, lämmönjohtokyvystä, jne.)

Lataa täältä perusteellinen laskentataulukko, joka selittää suosittuja teräslaatuja yksityiskohtaisesti.

Käydään läpi 3 tyyppiä: hiiliteräs, seosteräs ja hiiliteräs:

Hiiliteräs (matalat & korkeat laadut)

Hiiliteräs (teräksen ja hiilen seos) syöpyy, mutta on kova – mitä korkeampi hiilipitoisuus, sitä kovempi teräs. Vähähiilinen teräs on vahvaa ja sitkeää ja sitä voidaan tarvittaessa karkaista. Runsaasti hiilipitoista terästä voidaan lämpökäsitellä, jolloin siitä saadaan paljon kovempaa, mutta tässä tilassa se on yleensä hauraampaa ja vaikeampaa työstää.

Hiiliteräksen yleiset käyttökohteet:

• Putket, levyt, pultit, kyltit, huonekalut, aidat ja monet muut tavalliset metalliosat valmistetaan vähähiilisestä teräksestä (tunnetaan myös nimellä ”mieto teräs”).
  
• Ammattikäyttöön tarkoitetut keittiöveitset, CNC-koneiden leikkuutyökalut, poranterät, sahat, muurausnaulat valmistetaan kaikki runsashiilisestä teräksestä. Korkea kovuus antaa terille ja leikkuutyökaluille terävän terän, joka kestää, mutta kovuuden myötä tulee kuitenkin haurautta, mikä tarkoittaa, että tuotteet rikkoutuvat helpommin.
  

Korkeahiilisen teräksen haittapuolena on se, että se on kalliimpaa ja vaikeammin työstettävää kuin vähemmän hiiltä sisältävät seokset. Se soveltuu silloin, kun ruoste ei ole ongelma ja kun tuotteen ei tarvitse kestää vetojännitystä (se ei oikeastaan taivu ja murtuu helpommin).

2. Hiiliteräksen käyttö on vaikeaa. Seosteräs

Seosteräs (johon on lisätty kemiallisia lisäaineita tiettyjen ominaisuuksien parantamiseksi) – joitakin yleisimpiä seosaineita ovat mangaani, nikkeli, kromi, molybdeeni, vanadiini, pii ja boori.

Parannettuja ominaisuuksia, joita seosteräksillä on hiiliteräkseen verrattuna, ovat:

• Lujuus,
• Kovuus,
• Kovuus,
• Kulumiskestävyys,
• Korroosionkestävyys,
• ja karkaisukyky.

Seosterästen yleiset käyttökohteet:

• Rakentaminen ja arkkitehtuuri, joissa lujuus, sitkeys ja korroosionkestävyys ovat materiaalin edellytys.
• Korut, kotitaloustavarat, ruokailuvälineet, keittiövälineet, kaikki valmistetaan seosteräksestä.

Terästeiden seosmetallit voidaan jakaa kahteen kategoriaan, niukkaseosteiset teräkset ja runsasseosteiset teräkset. Matalaseosteisissa teräksissä on alle 8 % seosaineita koostumuksessa, näillä teräksillä on parempi kovuus ja kulutuskestävyys kuin hiiliteräksillä, mutta niiden vetolujuus on yleensä pienempi.

Korkeaseosteisissa teräksissä on yli 8 % seosaineita, ja niillä on paremmat ominaisuudet kuin matalaseosteisilla teräksillä.

Katso tämä video sisarsivustoltamme Sofeastilta saadaksesi syvällisemmän selityksen hiili- ja seosteräksistä:

Ruostumaton teräs

Ruostumaton teräs (teräksen ja kromin seos) ei syövy helposti, mutta se ei ole yhtä kova.

Jokainen tuote, joka on jatkuvassa kosketuksessa nesteiden kanssa, sopii hyvin korkeaa kromipitoisuutta sisältävälle terässeokselle. Ruostumaton teräs on terässeos, jossa on vähintään 10,5 % ja enintään 30 % kromia, joka antaa tälle teräkselle sen ainutlaatuiset ominaisuudet.

Ruostumaton teräs jaetaan viiteen luokkaan:

a) Austeniittiset – Austeniittiset ruostumattomat teräkset luokitellaan 200- ja 300-sarjaan, ja seosaineet ovat periaatteessa teräksiä, joissa on 18 % kromia ja 8 % nikkeliä ja joissa on vähän hiiltä. Yleisimmin tuotettu teräs on ruostumaton teräs 304, jota käytetään yleisesti putkistoissa, kaivoslaitteissa, elintarvike- ja juomateollisuudessa, keittiötarvikkeissa ja arkkitehtuurissa.

b) Ferriittiset – Ferriittiset ruostumattomat teräkset ovat tavallisia kromattuja ruostumattomia teräksiä, joissa kromipitoisuus voi vaihdella 12 %:n ja 18 %:n välillä, ja näissä teräksissä on myös matala hiilipitoisuus, joka on samankaltainen kuin austeniittisissa. Ne luokitellaan 400-sarjaan. Nämä ruostumattomat teräkset ovat magneettisia ja niillä on hyvä sitkeys ja korroosionkestävyys. Tyypillisiä käyttökohteita ovat lämmönvaihtimet, autoteollisuuden kiinnikkeet, uunien osat, lämmittimien osat.

c) Duplex – Duplex-ruostumattomat teräkset sisältävät runsaasti kromia 18-28 % sekä nikkeliä 4-8 %. Tämä kahden korkean alkuaineen taso antaa sekoituksen austeniittista ja ferriittistä rakennetta, mistä nimi duplex-ruostumaton teräs.

Duplex-ruostumaton teräs on yleensä kaksi kertaa kovempi kuin tavalliset austeniittiset tai ferriittiset ruostumattomat teräkset. Niillä on hieman paremmat sitkeys- ja sitkeysominaisuudet kuin ferriittisillä laaduilla, mutta ei yhtä hyviä arvoja verrattuna austeniittisiin laatuluokkiin. Duplex-laaduilla on korkeampi lujuus, hyvä hitsattavuus, hyvä sitkeys ja korkea kestävyys jännityskorroosiohalkeilua vastaan. Tyypillisiä käyttökohteita ovat kuumavesisäiliöt, panimosäiliöt, prosessilaitosten laitteet ja uima-allasrakenteet.

d) Martensiittiset – Martensiittiset ruostumattomat teräkset ovat sileitä kromiteräksiä, joiden kromipitoisuus on 12-18 % ja hiilipitoisuus suhteellisen korkea, jopa 1,2 %. Martensiittisilla laaduilla on parempi korroosionkestävyys (ei niin paljon kuin austeniittisilla laaduilla) ja kulutuskestävyys kuin muilla ruostumattomilla teräslaaduilla, ja niitä voidaan lämpökäsitellä korkeiden kovuusarvojen saavuttamiseksi. Nämä laadut ovat magneettisia hehkutetussa ja karkaistussa tilassa. Tyypillisiä käyttökohteita ovat mm. ruokailuvälineet, keittiövälineet, kirurgiset ja hammaslääketieteelliset instrumentit, jouset, sakset, teollisuusterät, ajoneuvojen meistot, ruuvimeisselit, pihdit ja nitojapyssyt.

e) Saostuskarkaisu – Saostuskarkaisulla karkaistavat ruostumattomat teräkset (Precipitation Hardening Stainless Steels, PHSS) koostuvat kromista ja nikkelistä, joihin on yhdistetty vähintään yksi muu seosaine (kupari, alumiini, titaani, niobium, niobium tai molybdeen). PHSS-laadut tarjoavat optimaalisen yhdistelmän martensiittisia ja austeniittisia ominaisuuksia. Kuten martensiittisetkin laadut, ne tunnetaan kyvystään saavuttaa korkea lujuus lämpökäsittelyn avulla, ja niillä on myös austeniittisen ruostumattoman teräksen korroosionkestävyys.

Tunnetuin saostuskarkaistava ruostumaton teräs on 17-4 PH. Nimi tulee lisäyksistä 17 % kromia ja 4 % nikkeliä. Se sisältää myös 4 % kuparia ja 0,3 % niobiumia. 17-4 PH tunnetaan myös nimellä ruostumattomien terästen luokka 630. Tyypillisiä käyttökohteita ovat hammaslääketieteelliset porat ja poranterät, lentokoneen komponentit, parranajopäät, kirurgiset neulat ja ilmailu- ja avaruussovellukset.

Katso myös tämä Sofeastin video, jossa sukellat syvälle ruostumattomiin teräksiin ja niiden erilaisiin ominaisuuksiin:

Yleisimmät ruostumattoman teräksen laatuluokat

Klikkaamalla tästä saat taulukon kyseisistä terästen laatuluokista, niiden tärkeimmistä määritteistä ja esimerkeistä yleisimmistä sovelluksista: Ruostumattoman teräksen kaavio.

Kolme yleisintä teräslaatua, joihin törmäämme Kiinassa, ovat:

• 201 – edullinen ja hyvin yleinen
• 304 – yleisin ruostumattoman teräksen laatuluokka
• 316 – kalliimpi laatuluokka, jolla on parempi korroosionkestävyys

Sananen ruostumattomasta raudasta

Ruostumatonta rautaa käytetään joskus myös. Tärkein ero tähän materiaaliin on se, että siinä on alle 0,6 % Ni tai siinä ei ole lainkaan Ni-elementtiä, kuten 403 (12Cr12). Sitä käytetään laajalti kemianteollisuudessa ja rakennusteollisuudessa. Mikä tahansa magneettinen rautaseos, joka sisältää yli 12 % kromia ja jolla on kappalekeskeinen kuutiorakenne, tunnetaan myös nimellä ruostumaton rauta.

Yleisimmät lämpökäsittelyprosessit

Lämpökäsittely on prosessi, jossa metallia kuumennetaan ja jäähdytetään muuttamatta sen fyysistä muotoa. On olemassa erilaisia lämpökäsittelyprosesseja, jotka eri teräksiin sovellettuna voivat muuttaa kyseisen teräksen ominaisuuksia, kuten kovuutta, sitkeyttä ja jopa pehmenemistä, jotka kaikki määräytyvät teräksen mikrorakenteen muutoksen perusteella.

Karkaisu – Teräs, jossa on riittävästi hiiltä, voidaan karkaista kuumentamalla sitä ja sen jälkeen sammuttamalla se nopeasti. Tässä prosessissa syntyy austeniittinen mikrorakenne, joka voi olla ferriittiä, martensiittia tai sementiittia.

Karkaisu – Tämä prosessi suoritetaan hiiliteräksille, jotka on karkaistu teräksen haurastumisen vähentämiseksi. Karkaisulämpötila riippuu terästuotteen toiminnalle halutusta tuloksesta, mitä alhaisempi karkaisulämpötila, sitä parempi lujuus ja kovuus.

Hehkutus – Teräksen hehkutus tarkoittaa teräksen lämmittämistä kriittisen lämpötilan yläpuolelle ja sen jälkeen sen antamista jäähtyä hyvin hitaasti. Tämä johtaa siihen, että teräksestä tulee paremmin työstettävää ja työstettävää muokkauksen kannalta.

Normalisointi – Tämä on samanlainen prosessi kuin hehkutus, jossa terästä kuumennetaan ja jäähdytetään hitaasti, tavallisesti sen annetaan jäähtyä huoneenlämpöisessä ilmassa. Tämä antaa teräkselle ferriitin ja sementiitin mikrorakenteen, jolla on korkeammat lujuus- ja kovuusominaisuudet, mutta heikommat sitkeysominaisuudet.

Karburointi – Karburointi tunnetaan myös nimellä kotelointikarkaisu, joka on prosessi, jossa matalahiilisen teräksen pintaan syötetään lisähiiltä ja sen jälkeen se alistetaan karkaisuprosessille. Ulompi hiiliteräs saa suuremman kovuuden, kun taas sisempi ydin pysyy sitkeänä.

Miten metallia testataan, jotta voidaan varmistaa, että se on oikeaa laatua?

Parasta on tehdä sekä fysikaalisia testejä että kemiallinen analyysi.

Yleisimpiä fysikaalisia testejä ovat:

• Vetokoe (jännityksen kohdistaminen, kunnes vikaantuu)
• Kovuuskoe (tai durometria), joka voidaan tehdä eri tavoin

Kemiallinen analyysi tehdään tavallisesti röntgenfluoresenssitestilaitteella.

Kaikki tämä on selitetty tässä artikkelissa, jonka postasin hiljattain ChinaImportaaliin: Manufacturing Steel Parts in China: CNC, Die Casting & Steel Grades.

Ultimate Guide To Sourcing From China And Developing Your Suppliers

Tässä ILMAISESSA e-kirjassa aloitetaan alusta, keskustellaan siitä, tarvitseeko sinun palkata hankinta-agentti, ja seurataan hankintaprosessia aina luotettavan toimittajan laadun ja tuottavuuden kehittämiseen asti.

Tässä on 15 lukua yli 80 sivulla, jotka tarjoavat tyhjentäviä ohjeita koko hankinta- ja toimittajakehitysprosessista alusta loppuun, mukaan lukien:

• Toimittajien tunnistaminen,
• Toimittajaneuvottelut,
• Laaduntarkastukset,
• Kiinalaisten toimittajien kehittäminen,
• Tehtaan laadun ja tuottavuuden parantaminen,
• ja paljon muuta…