deltaferritt

Artikkelstart

Deltaferritt (δ-ferritt) er en fase som opptrer i jernbaserte legeringer ved temperaturer oppunder smeltepunktet. Den kjemiske sammensetningen avgjør om deltaferritt dannes under størkning av en legering. I ulegerte og lavlegerte stål vil eventuell deltaferritt normalt omvandles til austenitt under den videre avkjølingen, men i høylegerte stål (rustfrie stål, noen verktøystål) kan fasen bevares ned til romtemperatur.

Faktaboks

Uttale
dˈeltaferritt

Som alfaferritt har deltaferritt en romsentrert kubisk krystallstruktur. I rene jern-karbon-legeringer kan deltaferritten maksimalt løse cirka 0,1 vektprosent karbon, ved temperaturen 1495 °C.

Rene jern-karbon-stål og lavlegerte stål

Fe-C fasediagram
Ståldelen av fasediagrammet jern-karbon.
L=Liquid/smelte; α=alfaferritt; δ=deltaferritt; γ=austenitt; Sementitt=Fe3C.
Fe-C fasediagram
Lisens: CC BY SA 3.0

Fasediagrammet viser hvilke faser som ved «likevekt» er til stede i rene jern-karbon-stål som funksjon av temperatur og karboninnhold. Under størkning dannes deltaferritt bare i legeringer som inneholder mindre enn 0,5 vektprosent karbon. Ved temperaturer lavere enn 1394 °C er deltaferritten omvandlet til austenitt (karbon diffunderer meget raskt), og all austenitt er transformert til en blanding av alfaferritt og perlitt ved temperaturer under 727 °C.

Lavlegerte stål som konstruksjonsstål (mindre enn 0,25 prosent karbon og typisk 0,5 prosent silisium og 1,2 prosent mangan) vil ha et liknende størknings-/avkjølingsforløp som rene Fe-C-stål, og deltaferritt opptrer normalt ikke i støpestrukturen til slike stål.

Rustfrie stål

Dupleks rustfritt stål
Mikrostrukturbilde av et ferritt-austenittisk (dupleks) rustfritt stål.
Ferritten er grå, og austenitten er hvit.
Av .
Lisens: CC BY 4.0

Rustfrie stål inneholder minst tolv vektprosent krom samt eventuelle andre ferrittdannere, og i tillegg austenittdannere som karbon og eventuelt nikkel. En legeringssammensetning av ferritt- og austenittdannere avgjør om det dannes ferritt når den størkner, og denne ferritten vil for en stor del bevares ned til romtemperatur fordi det høye legeringsinnholdet sinker de diffusjonskrevende faseovergangene mellom ferritt og austenitt (Cr og Ni diffunderer langsomt).

Ferrittisk rustfrie stål inneholder lite eller ikke noe nikkel og består bare av ferritt. Denne ferritten blir i litteraturen betegnet både som delta og som alfa. Ferritt-austenittiske (dupleks) rustfrie stål inneholder 4–7 prosent nikkel og består av omtrent like mengder austenitt og deltaferritt. Austenittisk rustfrie stål er legert med over åtte prosent nikkel og inneholder ideelt sett ikke deltaferritt, men hvis legeringsinnholdet ikke er balansert, vil støpestrukturen inneholde noe av denne fasen. Martensittisk rustfrie stål som er legert med karbon som austenittdannende element, kan også ha deltaferritt i mikrostrukturen.

Virkning på egenskaper

Lavlegerte stål

Deltaferritt kan gi støpefeil i overflaten til lavkarbonstål som er strengstøpt med stor hastighet. Sprekker kan oppstå når ferritten i det først størknede, tynne overflateskallet transformeres til austenitt.

Høylegerte stål

I motsetning til austenitt er ferritt motstandsdyktig mot transkrystallinsk spenningskorrosjon (sprekkdannelsen går gjennom kornene). Deltaferritt medfører derfor at dupleks rustfrie stål har god motstand mot denne typen spenningskorrosjon og kan bedre austenittisk rustfrie ståls motstand mot denne korrosjonsformen.

Deltaferritt reduserer korrosjonsmotstanden til austenittisk rustfrie stål fordi ferrittdannerne krom og molybden løses mer i ferritten enn i austenitten, og dette gir opphav til galvanisk korrosjon.

Deltaferritt reduserer faren for størkningssprekker i sveisemetall av austenittisk rustfrie stål fordi ferritten absorberer urenheter som fosfor og svovel og elementer som silisium, niob og titan, og hindrer at disse seigrer og danner lavtsmeltende eutektikum som forårsaker størkningssprekker langs korngrenser.

Deltaferritt øker følsomheten for hydrogensprøhet i sveisemetall av austenittisk rustfrie stål fordi hydrogen fanges i grenseflatene mellom austenitt og ferritt.

I herdestrukturer (martensitt) kan tilstedeværelse av deltaferritt redusere slagseigheten.

Eliminering av deltaferritt

Deltaferritt elimineres/reduseres ved hjelp av diffusjon når stålet glødes i lang tid ved en temperatur der likevektstrukturen består av ren austenitt, 1200–1300 °C (diffusjonsgløding). Av denne grunn kan det være lite deltaferritt i et austenittisk rustfritt stål som er løsningsglødet og varmbearbeidet.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg