Hiili on yksi teollisuusteräksen pääalkuaineista. Teräksen ominaisuudet ja rakenne määräytyvät suurelta osin teräksen hiilen pitoisuuden ja jakautumisen perusteella. Hiilen vaikutus on erityisen merkittävä ruostumattomassa teräksessä. Hiilen vaikutus ruostumattoman teräksen rakenteeseen ilmenee pääasiassa kahdella tavalla. Toisaalta hiili on austeniittia stabiloiva alkuaine, ja sen vaikutus on suuri (noin 30 kertaa nikkeliin verrattuna), ja toisaalta se johtuu hiilen ja kromin suuresta affiniteetista. Kromi on monimutkainen karbidisarja. Siksi hiilen rooli ruostumattomassa teräksessä on ristiriitainen lujuuden ja korroosionkestävyyden kannalta.
Tämän vaikutuksen lain tunnistamalla voimme valita eri hiilipitoisia ruostumattomia teräksiä erilaisten käyttövaatimusten perusteella.
Esimerkiksi viiden teräslaadun 0Crl3~4Cr13, jota käytetään teollisuudessa eniten ja joka on vähiten käytetty, standardikromipitoisuus on asetettu 12–14 %:iin, eli otetaan huomioon tekijät, joilla hiili ja kromi muodostavat kromikarbidia. Ratkaisevana tarkoituksena on, että hiilen ja kromin yhdistämisen jälkeen kromikarbidiksi kiinteän liuoksen kromipitoisuus ei ole alle vähimmäiskromipitoisuuden 11,7 %.
Näiden viiden teräslaadun osalta hiilipitoisuuden erojen vuoksi myös lujuus ja korroosionkestävyys ovat erilaisia. 0Cr13~2Crl3-teräksen korroosionkestävyys on parempi, mutta lujuus on heikompi kuin 3Crl3- ja 4Cr13-teräksen. Sitä käytetään enimmäkseen rakenneosien valmistukseen.
Korkean hiilipitoisuuden ansiosta nämä kaksi teräslaatua voivat saavuttaa suuren lujuuden ja niitä käytetään enimmäkseen jousien, veitsien ja muiden suurta lujuutta ja kulutuskestävyyttä vaativien osien valmistuksessa. Esimerkiksi 18-8 kromi-nikkeli ruostumattoman teräksen raerajakorroosion voittamiseksi teräksen hiilipitoisuutta voidaan vähentää alle 0,03 %:iin tai lisätä alkuainetta (titaania tai niobiumia), jolla on suurempi affiniteetti kuin kromilla ja hiilellä, estääkseen karbidin muodostumisen. Esimerkiksi kromia käytettäessä, kun korkea kovuus ja kulutuskestävyys ovat tärkeimmät vaatimukset, voimme lisätä teräksen hiilipitoisuutta samalla kun kromipitoisuutta lisätään asianmukaisesti, jotta kovuus- ja kulutuskestävyysvaatimukset täyttyvät ja otetaan huomioon tietyt korroosionkestävyysvaatimukset. Teollisessa käytössä laakereissa, mittaustyökaluissa ja terissä 9Cr18 ja 9Cr17MoVCo ruostumattomasta teräksestä valmistetut teräkset ovat teollisesti käyttökelpoisia, vaikka niiden kromipitoisuus on jopa 0,85–0,95 %, koska niiden kromipitoisuutta lisätään myös vastaavasti, joten se takaa silti korroosionkestävyyden.
Yleisesti ottaen teollisuudessa tällä hetkellä käytettyjen ruostumattomien terästen hiilipitoisuus on suhteellisen alhainen. Useimpien ruostumattomien terästen hiilipitoisuus on 0,1–0,4 %, ja haponkestävät teräkset 0,1–0,2 %. Yli 0,4 %:n hiilipitoisuuden omaavat ruostumattomat teräkset muodostavat vain pienen osan kaikista laatuluokista, koska useimmissa käyttöolosuhteissa ruostumattomien terästen ensisijainen tarkoitus on aina korroosionkestävyys. Lisäksi alhaisempi hiilipitoisuus johtuu myös tietyistä prosessivaatimuksista, kuten helposta hitsauksesta ja kylmämuodonmuutoksesta.
Julkaisun aika: 27.9.2022
