Rostfritt stål är det valda materialet i olika industrier där korrosionsbeständighet är av yttersta vikt, ta till exempel delar som är utsatta för tuffa miljöer. Dock, denna mycket gynnsamma egenskap går inte alltid hand i hand med hög ythårdhet, slitstyrka och utmattningshållfasthet.

De flesta värmebehandlingsmetoder kan inte lätt appliceras på rostfria stål för att förbättra dess egenskaper. Särskilt, ythärdning av rostfritt stål genom nitrering och nitrokarburering i det konventionella temperaturintervallet 500 till 1000 °C är mycket skadligt för dess korrosionsegenskaper. En möjlig lösning är att implementera processer som möjliggör ythärdning vid lägre temperatur av rostfritt stål.

Det EU-finansierade projektet PLASSTEEL har utvecklat en avancerad process för lågtemperaturs ythärdning av rostfritt stål som möjliggör noggrann anpassning av materialegenskaperna. Den nya värmebehandlingsprocessen kan tillämpas på alla ferritiska, martensitisk, austenitiska och duplexa kvaliteter, förse materialet med oöverträffade nivåer av slitage, utmattning och korrosionsbeständighet.

Ökar hårdheten vid lägre temperaturer

Baserat på mer än 40 års erfarenhet, IONITECH LTD har utvecklat en plasmanitrerings-/nitrokarbureringsugn som uppnår utmärkt temperaturlikformighet på hela arbetsområdet. "Den nya plasmanitreringsugnen eliminerar också möjligheten för 'hålkatod'-effekten. Denna lokala överhettning kan leda till temperaturer över de som behövs för PLASSTEEL-processen, vilket i sin tur kommer att leda till utfällningar av kromkarbid och kromnitrid på korngränserna för stålet. Dessa områden kommer att ha högre ythårdhet men kommer också att vara känsliga för intergranulär korrosion, säger den ledande forsknings- och utvecklingsspecialisten Alexander Varhoshkov.

PLASSSTEEL-processen är baserad på plasmateknologi och består av en lösningsnitrerings- och nitrokarburiseringsprocess vid temperaturer under 500°C som berikar ytskiktet på ett arbetsstycke med kväve och kol. Den kolhaltiga gasen som tillsätts vid nitrokarburering kan vara metan, propan eller naturgas. Dess innehåll varierar från 2 till 10 % i gasblandningen. Behandlingssteget kan pågå från flera minuter upp till 20 timmar, beroende på arbetsstyckets material och kraven på skiktdjupet.

Under hela projektet, flera typer av rostfria stål bearbetades och testades. Beroende på andelen legeringselement i dessa stål samt andra egenskaper, resultaten något varierande. "Några av legeringselementen gjorde diffusionen av kolatomerna hårdare och långsammare, vilket leder till små skillnader i diffusionsskiktet och ythårdheten. Ändå, hur som helst, Målet var att förbättra slitegenskaperna hos alla typer av rostfritt stål, samtidigt som de behåller sina korrosionsegenskaper, " säger Dr Varhoshkov.

En process lika sann som stål

De flesta ythärdningstekniker minskar den ursprungliga korrosionsbeständigheten hos rostfria stål. IONITECHs avancerade nya process- och plasmanitreringsugn visar att detta inte längre är normen. "Denna brist har framgångsrikt kringgåtts av denna utmärkta plasmanitreringsugn som ger exakt kontroll över materialegenskaperna, " fortsätter Dr. Varhoshkov.

Arbete vid låga temperaturer gav ett botemedel för att lösa upp kväve eller kol i rostfritt stål utan bildning av kromnitrider eller karbider. Projektpartners lyckades inte bara öka ythårdheten på delarna med fyra gånger, men också för att förbättra lim och nötande slitage, och även metallens tribologiska egenskaper.