Deltaferrit och varmsprickor vid svetsning av rostfria stål: ferritnummer, Schaeffler, WRC

Av Robert Lahnsteiner, internationell svetsingenjör (IWE) · Uppdaterad: november 2026

Därför att en liten andel deltaferrit skyddar mot varmsprickor. Svetsgods som stelnar helaustenitiskt spricker lätt medan det fortfarande är flytande eller degigt mellan kornen. Därför är de flesta tillsatsmaterial för austenitiska stål legerade så att några procent ferrit blir kvar i svetsgodset, typiskt cirka 5 %.

Sprickorna orsakas av följeämnen, framför allt svavel och fosfor. De är svårlösliga i austenit, anrikas i restsmältan mellan dendriterna och bildar där lågsmältande filmer. Nickelsulfid smälter till exempel redan vid cirka 645 °C. När fogen svalnar krymper den, och korngränserna rivs upp.

Ferrit löser svavel och fosfor mycket bättre och bryter de sammanhängande korngränserna. Stelnar svetsgodset först som ferrit förblir restsmältan renare och varmsprickor blir sällsynta. Den avsiktliga ferrithalten känns igen på den svaga magnetismen i en rostfri svets.

Avgörande är med vilken fas svetsgodset börjar stelna. Varmsprickbenägenheten minskar tydligt från helaustenitisk till helferritisk stelning.

Ferritnummer och stelningsförlopp beror båda på sammansättningen, men inte alltid entydigt. I praktiken anges och mäts ändå ferritnumret, eftersom det är standardiserat och lätt att kontrollera.

Stelningsförloppens ordningsföljd enligt ISO 3581, bilaga B. FN-intervallen är riktvärden.

Det finns två slags varmsprickor. Stelningssprickor uppstår i själva svetsgodset, oftast längs fogens mittlinje eller i ändkratern. Återsmältningssprickor uppstår i den värmepåverkade zonen eller i den underliggande strängen när nästa sträng återsmälter de lågsmältande korngränserna. Mekanismen är densamma i båda fallen.

Ferritnumret (FN) är ett standardiserat, magnetiskt uppmätt nyckeltal enligt ISO 8249, inte en volymandel. Vid låga halter ligger FN och procent ferrit nära varandra; med ökande ferrit ligger FN märkbart högre. Den som likställer FN med procent överskattar ferrithalten.

Förr räknade man ferriten i metallografiska slipprov. Eftersom den är mycket fin, oregelbunden och ojämnt fördelad spred resultaten kraftigt. Därför enades man om en gemensam skala: mätinstrument kalibreras med normaler som har tilldelats ett ferritnummer. I ringprovningar bestämmer olika laboratorier samma prov med cirka ± 1 FN, i intervallet 0 till 28 FN.

För duplexstål sträcker sig skalan till 100 FN. För sitt intervall 0 till 18 FN anger DeLong cirka 0 till 14 % ferrit.

Alla tre sammanfattar de ferritbildande elementen i en kromekvivalent och de austenitbildande i en nickelekvivalent. För ferrithalten i austenitiskt svetsgods och duplexsvetsgods är WRC-1992-diagrammet det noggrannaste. Schaeffler-diagrammet är fortfarande oumbärligt för fogar med olegerat stål, eftersom bara det visar martensit.

Halter i massprocent. Noggrannhet enligt DVS 0946 och ISO 3581, bilaga B. Diagrammen gäller för ouppblandat svetsgods vid bågsvetsning.

• Schaeffler togs fram ur försök med belagda elektroder med 5 mm diameter. Det visar områdena för austenit, ferrit, martensit och deras blandningar och lämpar sig därför för att bestämma uppblandning och lämpligt tillsatsmaterial för blandfogar med olegerat stål. Kväve saknas i formeln.
• DeLong är ett förstorat utsnitt av Schaeffler-diagrammet för låga ferrithalter och tar med kväve, som sänker ferritnumret avsevärt.
• WRC-1992 räknar inte längre med mangan men tar med koppar, och går till 100 FN. Det täcker därför även duplexsvetsgods.

De tre diagrammen kan beräknas direkt:

• Schaeffler, DeLong, WRC-1992 med två grundmaterial och tillsatsmaterial, inklusive uppblandning
• Schaeffler-diagram utan tillsatsmaterial, till exempel för TIG- eller lasersvetsning utan tråd
• Schaeffler-diagram för standardanalysens område: var en sort kan hamna inom sina analysgränser

Ferrithalten bestäms inte bara av tråden utan också av uppblandning, skyddsgas, båglängd, avsvalningshastighet och värmebehandling. Avviker mätvärdet kraftigt från datablad, ligger orsaken oftast här.

• Kväveupptag: Kväve är en stark austenitbildare. En för lång båge eller ett stört gasskydd drar in luftkväve i smältbadet och kan sänka ferritnumret avsevärt. Vid duplex tillsätts kväve däremot avsiktligt till skyddsgasen.
• Skyddsgas: Syre i gasen bränner av krom, CO₂ för in kol. Båda förskjuter mikrostrukturen mot austenit, se Skyddsgaser.
• Uppblandning: Det uppsmälta grundmaterialet ändrar analysen. Vid duplex stiger ferrithalten oftast därigenom; vid blandfogar med olegerat stål sjunker den.
• Avsvalningshastighet: Ju snabbare fogen svalnar, desto mindre ferrit omvandlas till austenit i duplex. Vid lasersvetsning fann Schuster däremot mindre ferrit i austenitiskt svetsgods än vid bågsvetsning; där gäller diagrammen inte längre, och legeringar nära gränsen kan ändra sitt stelningsförlopp.
• Flersträngsteknik och värmebehandling: Varje ytterligare sträng glödgar den underliggande och sänker ferrithalten där. En värmebehandling efter svetsning kan sänka det uppmätta ferritnumret till noll.

Så mycket som behövs mot varmsprickor, så lite som möjligt för seghet och korrosionsbeständighet. För standardausteniter har några FN visat sig fungera bra; för duplexsvetsgods 30 till 70 FN.

• Standardausteniter (308L, 316L): några FN, ofta överenskommet som intervall, till exempel 3 till 8 eller 5 till 10 FN.
• Helaustenitiska (t.ex. 310, sorter som 1.4439 och 1.4539): praktiskt taget ferritfria. Att kräva noll FN är inte realistiskt, högst 0,5 FN däremot är det.
• Duplex: 30 till 70 FN enligt DVS 0946. Under det försämras beständigheten mot spänningskorrosion, över det segheten. Upp till 85 FN i TIG-svetsgods anses i regel fortfarande godtagbart. Mer i Duplex och superduplex.

För mycket ferrit är skadligt av tre skäl: den sänker segheten, särskilt vid låga temperaturer. Vid långvarig drift kring 475 °C sönderfaller den och försprödas (475 °C-försprödning); vid högre temperaturer eller vid värmebehandling kan spröda faser som sigmafas bildas. Och i vissa medier angrips den företrädesvis. Därför sätter vissa regelverk en övre gräns för ferrithalten, till exempel för lågtemperaturtillämpningar.

Ferritintervall bör inte avtalas för snävt. Enligt ISO 3581 är 5 till 10 FN eller 40 till 70 FN realistiskt, 5 till 6 FN eller 45 till 55 FN däremot inte. Process och mätning har större spridning än så.

Med ett magnetiskt mätinstrument kalibrerat enligt ISO 8249. Man mäter på ett slätat ställe mitt på fogen, inte vid kanter, på grova fjäll eller bredvid magnetiskt grundmaterial.

Inom en fog varierar ferrithalten naturligt: där strängar överlappar glödgar nästa sträng den föregående och sänker ferriten. Enskilda värden säger därför mindre än medelvärdet av flera mätningar. Krökta ytor och tunnplåt förvränger resultatet.

Tillvägagångssätt och bedömning beskrivs i Provning och arbetsskydd.

Med ett tillsatsmaterial som stelnar primärt ferritiskt, låg värmetillförsel och rent arbete. Vid helaustenitiska stål, som inte får bilda ferrit, är värmestyrning och renlighet särskilt viktiga.

• Välj ett tillsatsmaterial med ferrit, alltså 308LSi för 1.4301 och 316LSi för 1.4404, inte en helaustenitisk tråd.
• Begränsa värmetillförseln och håll mellansträngstemperaturerna. Små smältbad stelnar snabbt och segrerar mindre.
• Raka strängar i stället för pendlade strängar: de är smalare och krymper med lägre spänningar.
• Fyll ändkratrar och slipa bort kratersprickor vid häftsvetsar.
• Arbeta rent: Svavel från olja, fett, märkpennor eller handsvett kommer lätt in i smältbadet. Rör inte rengjorda svetsområden med bara händer.
• Ta hänsyn till uppblandningen: Vid fogar med andra material, kontrollera ferriten i det uppblandade svetsgodset med Schaeffler-kalkylatorn.

Helaustenitiska tillsatsmaterial som 310 (ML 25 20) behövs för värmebeständiga stål eller när ingen magnetism är tillåten. Då gäller allt ovanstående särskilt strängt.

Varför är min rostfria svets magnetisk men inte grundmaterialet?

Därför att svetsgodset avsiktligt innehåller lite deltaferrit, som är magnetisk. Det är inget fel utan skyddet mot varmsprickor.

Är 8 FN detsamma som 8 % ferrit?

Ungefär. Vid låga värden ligger FN och procent nära varandra; vid högre värden ligger FN över. Krav bör alltid anges i FN, eftersom bara det mäts reproducerbart.

Vilket diagram ska jag använda?

För ferrithalten i austenitiskt svetsgods och duplexsvetsgods WRC-1992-diagrammet; för blandfogar med olegerat stål och frågan om martensit Schaeffler-diagrammet. Kalkylatorn för Schaeffler, DeLong och WRC beräknar alla tre på en gång.

Gäller diagrammen även vid lasersvetsning?

Bara i begränsad omfattning. På grund av den mycket snabba avsvalningen blir mindre ferrit kvar än diagrammen anger, och legeringar nära gränsen kan stelna annorlunda. Här hjälper bara en mätning på provet.

Serien går från materialet via process, gas och rotskydd till den provade fogen. En översikt finns på Svetsning av rostfritt stål.

1. Vad som gör stålet rostfritt
2. Välja tillsatsmaterial
3. Processerna i översikt
4. Skyddsgaser
5. Värmetillförsel och mellansträngstemperatur
6. Fogberedning och häftsvetsning
7. Rotskydd och formering
8. Anlöpningsfärger, betning, passivering
9. Duplex och superduplex
10. Foga rostfritt med olegerat stål
11. Svetsfel och korrosionsskador
12. Provning och arbetsskydd