Ett vanligt stål rostar i fuktig luft. Med lämplig ytbehandling kan rostangreppet fördröjas. När stål med ytbeläggning inte klarar korrosionen måste andra material väljas för fästelementen. Det naturliga valet är då så kallade rostfria eller syrafasta stål. Om stål legeras med minst 12 % krom bildas genom syrets påverkan en tunn men mycket korrosionsbeständig oxidhinna på ytan. Denna passiva oxidhinna nybildas om den genom slitage slits bort. Det innebär att fästelement i rostfritt stål mycket sällan rostar. Rostfritt stål omfattar en stor grupp stålsorter som innehåller minst 12 % krom och ofta nickel och/eller molybden.
Med höghållfasta rostfria fästelement motsvarande hållfasthetsklass 8.8 och 10.9 kan kompakta lättviktsförband med optimal prestanda byggas även för korrosiva miljöer. Rostfria/syrafasta fästelement fungerar normalt bra för montering även mot aluminium och magnesium. Den passiva ytan gör att det inte uppstår någon galvanisk cell.
Begreppen rostfritt och syrafast
I vid benämning betecknas alla stål som håller över 12 % krom som rostfria men i dagligt tal betecknar rostfritt i första hand gruppen austenitiska stål av 18-8 typ (18 % Cr, 8 % Ni) som vardaglit kallas för rostfritt A2.
Benämningen syrafast stål betecknar molybden-legerade stål av 18-10-3 typ (18 % Cr, 10 % Ni, 3 % Mo) samt ferrit-austenitiska stål som till vardags kallas för A4. I mycket milda miljöer får även de lägst legerade kromstålen rostfria egenskaper. Skyddet förbättras emellertid med tillsats av mer krom och i viss mån även av nickel. Genom inlegering av molybden, som i de syrafasta stålen, erhålls passivskikt som inom vissa gränser motstår icke oxiderande kemikalier som t ex. svavelsyra och fosforsyra. Det syrafasta stålets upplösningsförmåga blir också lägre.
Val av material
De absolut vanligaste rostfria materialen för fästelement som lagerförs är material A2 och A4.
Vid val av rostfritt material bör man sträva efter bästa avvägning mellan korrosionshärdighet, hållfasthet och kostnad. Rostfritt stål av typ A2 (SIS 2333 = AISI 304) kan användas tillsammans med de flesta rostfria stålsorter med samma eller lägre korrosionsmotstånd. Det har god härdighet vid måttliga korrosionspåkänningar, t ex. i luft utom vid kustklimat, i sött vatten, i oxiderande syror (ex. salpetersyra) och organiska syror (ex. citronsyra), samt i ett stort antal alkali- och saltlösningar. Det är dock inte lämpligt för användning mot icke oxiderande syror (ex. saltsyra och svavelsyra) och i kloridhaltiga miljöer som bräckt eller salt vatten samt saltade vintervägar. I icke oxiderande syror kan inte passivfilmen återbildas om den skadas. Där får man förlita sig på syrafasta stål i A4 kvalitet och deras lägre upplösningshastighet i korrosiva medier. Syrafast stål typ A4 (SIS 2343 = AISI 316/316L) är avsett för svåra korrosionspåkänningar, t ex. havsklimat och i begränsad omfattning även i kloridhaltigt vatten samt i icke oxiderande syror. Dessa kvaliteter är de vanligaste för fästelement.
Härdbara legeringar av ferrit-martensit (SIS 2302/AISI 410), ferrit-austenit (SIS 2324/AISI 329) och matensitiskt stål (SIS 2321/AISI 431) används också där kraven på hög hållfasthet är viktigare än kraven på högsta korrosionshärdighet.
För mycket svåra korrosionsförhållanden kan speciella lösningar bli aktuella. Dessa bör utvärderas tillsammans med specialister och kan omfatta t ex. superlegeringar som Waspaloy, Hastelloy, Nimonic, Monel, Inconel, Incoloy Zirkalloy, samt titan, aluminium och koppar m fl. För ett riktigt materialval bör följande specificeras:
- Applikation som fästelementet ska användas i.
- Medium, vätska eller gas, som fästelementet kommer i kontakt med,
- dess sammansättning, temperatur och tryck.
- De andra material fästelementet är i kontakt med i den aktuella vätskan.
- Krav på mekaniska och fysikaliska egenskaper.
- Uppgifter om tidigare använda material och problem.
Mekaniska egenskaper
Rostfria och syrafasta skruvar levereras i höghållfasta stål upp till hållfasthetsklass 80 och högre med motsvarande brott- och sträckgränsvärden som gäller för stålskruv 8.8 och 10.9. Ett ståls egenskaper påverkas av den temperatur det används vid. Då temperaturen ökar, faller hållfastheten. Högsta användningstemperaturen för vanliga rostfria skruvar ligger vid 600 °C. Det finns speciellt värmebeständiga legeringar i specialsortiment som tål användningstemperaturer på upp till 900 °C eller högre. Vid låga temperaturer blir normala låglegerade stål mycket spröda medan de rostfria austenitiska stålen behåller sin seghet och kan användas vid mycket låga temperaturer (≈ -200 °C).
Friktionskoefficienten för rostfritt och syrafast stål är hög (μ ≈ 0,4) och fästelement är därför oftast behandlade med speciellt framtagna smörjmedel för att minska risken för gängskärning. (se punkten vaxning). Det räcker att den ena av de gängade detaljerna är behandlad. Rostfria muttrar med sealer lagerförs därför som standard. Vid montering med mutter krävs normalt ingen extra smörjning men vid montering i gängat hål kan extra smörjning behövas.
Sortiment
Rostfria A2 och syrafasta fästelement i A4 finns i ett brett sortiment i såväl standardutförande av skruv, mutter och brickor som specialprodukter. Utveckling av material med högre hårdhet har gjort att det nu även finns gängpressande skruv (plåtskruv) och gängformande skruv av typ Taptite i rostfritt och syrafast stål som fungerar för montering i konstruktionsstål och rostfritt/syrafast stål förutsatt att hårdheten är max 200 HV.
| Ståltyp | Stålsort | Hålllfasthetsklass | Gängdiameter | Brottgräns Rm ¹⁾ min MPa | Spänning vid 0,2% kvarstående förlängning Rp0,2 ¹⁾ min MPa | Brottförlängning A ²⁾ min mm |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Austenitisk | A1, A2. A3. A4, A5 | 50 | ≤M39 | 500 | 210 | 0,6d |
| Austenitisk | A1, A2. A3. A4, A5 | 70 | ≤ M24 ³⁾ | 700 | 450 | 0,4d |
| Austenitisk | A1, A2. A3. A4, A5 | 80 | ≤ M24 ³⁾ | 800 | 600 | 0,3d |
- Dragspänningen är beräknad på spänningsarean, As, nom
- Brottförlängning skall bestämmas på den aktuella skuvlängden och ej på svarvad provstav; d ar den nominella gängdiametern.
- För fästelement med nominell gängdiameter d> 24 mm skall de mekaniska egenskaperna avtalas mellan användare och tillverkare och märkas med stålsort enligt denna tabell
