Iedereen kent roestvrij staal, maar leken weten vaak niet dat roestvrij staal in verschillende typen en zelfs honderden kwaliteiten bestaat.
"Roestvrij staal" is een heel algemeen concept. Volgens de Europese norm EN 10088 verwijst roestvrij staal naar een categorie metalen materialen met een chroom (Cr) gehalte van meer dan 10,5% en een anti-corrosiefunctie. Andere legeringselementen kunnen ook worden toegevoegd voor andere prestatieoverwegingen.
Over het algemeen wordt roestvast staal onderverdeeld in vijf categorieën: martensitisch roestvast staal, ferritisch roestvast staal, austenitisch roestvast staal, duplex roestvast staal en precipitatiegehard roestvast staal.
Om deze vijf soorten roestvrij staal snel te kunnen onderscheiden, kan een voorlopig oordeel worden geveld op basis van het legeringsgehalte van het materiaal.
Martensitisch roestvrij staal
Figuur 1 Martensitisch roestvrij staal
Martensitisch roestvast staal behoort tot de Fe-Cr-C-(Ni-Mo)-legering. De belangrijkste legeringselementen zijn ijzer, chroom en koolstof. Sommige soorten bevatten nikkel en molybdeen.
Het kenmerk van dit type materiaal is dat het chroom (Cr) gehalte tussen de 11,5~18% ligt. Vergeleken met andere soorten roestvrij staal is het koolstof (C) gehalte erg hoog, tussen 0.15~1,2%. Opgemerkt dient te worden dat het koolstofgehalte van algemeen gelegeerd staal zoals Q355B slechts ongeveer 0.2% bedraagt.
Dit type materiaal kan worden gehard door warmtebehandeling om een hogere sterkte en hardheid te verkrijgen. Martensitisch roestvrij staal is in principe magnetisch en deze eigenschap kan ook worden gebruikt als een voorlopige methode om het type materiaal te beoordelen.
Martensitisch roestvast staal wordt vaak gebruikt om producten te maken die een hogere hardheid vereisen, zoals keukenmessen, chirurgische instrumenten of lagers.
Ferritisch roestvrij staal
Figuur 2 Ferritisch roestvrij staal
Ferritisch roestvast staal behoort tot de Fe-Cr-(Mo)-legering. De belangrijkste legeringselementen zijn ijzer en chroom. Sommige soorten bevatten molybdeen.
Vergeleken met martensiet heeft ferritisch roestvast staal een lager koolstofgehalte, doorgaans lager dan 0.08%, maar een veel breder bereik van chroomgehaltes - 10.5~30%.
Ferriet is ook magnetisch. Dit type materiaal is moeilijk te harden door warmtebehandeling en wordt over het algemeen gebruikt in situaties waar taaiheid geen hoge vereiste is, maar de weerstand tegen chloride-spanningscorrosiescheuren hoog is, zoals auto-uitlaatsystemen, auto-afwerking, warmwatertorens en andere apparatuur.
Austenitisch roestvrij staal
Figuur 3 Austenitisch roestvast staal
Austenitisch roestvast staal behoort tot de Fe-Cr-Ni (Mo)-legering. De belangrijkste legeringselementen zijn ijzer, chroom, nikkel en sommige soorten bevatten molybdeen.
Net als ferriet heeft austenitisch roestvast staal doorgaans een koolstofgehalte van minder dan 0.08%, een chroomgehalte van 16 tot 28% en een nikkelgehalte dat veel hoger ligt: - 3.5 tot 32%.
Het legeringsgehalte van deze materialen zorgt ervoor dat ze altijd een austenitische structuur behouden van cryogene temperaturen tot het smeltpunt. Net als martensiet kan austeniet ook worden gehard door warmtebehandeling om de mechanische eigenschappen te veranderen.
Opgemerkt dient te worden dat austenitisch roestvast staal over het algemeen niet-magnetisch is, maar het zal over het algemeen magnetisch worden als het koud bewerkt wordt zonder oplossingsbehandeling. De grootste eigenschap van austeniet is de uitstekende corrosiebestendigheid, ductiliteit en taaiheid.
Vanwege de uitstekende eigenschappen wordt austeniet over het algemeen gebruikt voor de productie van keukengerei voor voedingsmiddelen, chemische industriële apparatuur, bouwproducten, enzovoort.
Duplex roestvrij staal
Fiture 4 Duplex roestvrij staal
Duplex roestvast staal behoort tot de Fe-Cr-Ni-(Mo)-N-legering. De belangrijkste legeringselementen zijn ijzer, chroom, nikkel, stikstof en sommige soorten bevatten molybdeen.
De zogenaamde "dubbelfase" betekent dat de ferrietstructuur en de austenietstructuur elk 50% uitmaken. Bovendien combineert het de voordelen van ferriet en austeniet in één: het heeft een hogere vloeigrens en treksterkte dan austeniet en is magnetisch.
Het koolstofgehalte van duplex roestvast staal kan worden beschouwd als het laagste van alle roestvaste staalsoorten - minder dan 0.03%. De ondergrens van het chroomgehalte is hoger dan dat van andere roestvaste staalsoorten - 21~26%. Het nikkelgehalte is 3,5~8%. Sommige individuele kwaliteiten bevatten molybdeen, maar over het algemeen zal het niet meer dan 4,5% bedragen.
Duplex roestvast staal kan over het algemeen worden gebruikt in maritieme apparatuur, petrochemische fabrieken, warmtewisselaars, papierproductieapparatuur, enz.
Neerslaghardend roestvrij staal
Figuur 5 Neerslagharding van roestvrij staal
Roestvast staal dat door neerslag gehard is, behoort tot de Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N-legering. De belangrijkste legeringselementen zijn ijzer, chroom, nikkel en stikstof. Sommige soorten bevatten molybdeen, aluminium, koper en niobium.
Dit type roestvrij staal wordt gekenmerkt door een matige corrosiebestendigheid, eenvoudige verwerking en kan een zeer hoge sterkte opleveren na warmtebehandeling bij relatief lage temperaturen (doorgaans 500~800 graden).
Precipitatiehardend roestvrij staal heeft een initiële microstructuur van austeniet of martensiet. Austenitisch roestvrij staal kan worden omgezet in martensiet door warmtebehandeling voordat precipitatieharding optreedt. Wanneer het martensiet wordt getemperd, zal de resulterende warmteverouderingsbehandeling ervoor zorgen dat harde intermetallische verbindingen uit het rooster neerslaan, en dan zal precipitatieharding optreden.
Na warmtebehandeling kan dit type materiaal een vloeigrens verkrijgen die 3 of zelfs 4 keer zo hoog is als die van austenitisch roestvast staal - 520MPa~1500MPa. Daarom wordt het vooral gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie en andere hightech-velden die een hoge materiaalsterkte vereisen.
