Roestvast staal: ijzersterke legering met eindeloze mogelijkheden
Roestvast staal (RVS) is een legering, die door een uitgekiende combinatie van elementen de juiste eigenschappen voor de benodigde toepassing krijgt. Doordat je uitgebreid kan variëren in de samenstelling, kun je een breed scala aan roestvast staalsoorten creëren met toepassingen in allerlei sectoren; van zuivel tot architectuur en van chemie tot medische instrumenten.
Doordat je uitgebreid kan variëren in de samenstelling, kun je een breed scala aan roestvast staalsoorten creëren met toepassingen in allerlei sectoren; van zuivel tot architectuur en van chemie tot medische instrumenten.
In dit artikel duiken we wat dieper in de chemische samenstelling van RVS en beschrijven we de soms verrassende effecten van de verschillende elementen op de eigenschappen van het materiaal.
De chemische samenstelling van RVS
Volgens de definitie is roestvast staal een legering van ijzer, met minimaal 10,5% chroom en minder dan 1,2% koolstof.
IJzer (Fe, tot wel 80%)
In de praktijk wordt RVS soms een non-ferro metaal genoemd. Maar dit is natuurlijk fout. RVS is in eerste instantie een ijzerlegering (ferrometaal). Maar zonder toevoeging van andere elementen is dit ‘weekijzer’ eigenlijk niet te gebruiken.
Koolstof (C, 0,02% – 1,2%)
Het ijzer wordt, door toevoeging van koolstof, staal genoemd. De sterkte en hardheid nemen hiermee flink toe. Bij hogere gehaltes kan echter de corrosiebestendigheid verminderen.
Chroom (Cr, 10,5% – 30%)
Als je vervolgens voldoende chroom toevoegt, vormt zich aan de oppervlakte een dunne, onzichtbare en zeer harde chroomoxidehuid, die het staal beschermt tegen corrosie. In principe geldt: hoe hoger het chroomgehalte, hoe beter de corrosiebestendigheid.
De precieze samenstelling van roestvast staal kan gekozen worden, afhankelijk van de beoogde toepassing. De belangrijkste extra legeringselementen en hun functies zijn:
- Nikkel (Ni, 8% – 25%) verhoogt de corrosiebestendigheid en verbetert de taaiheid en vervormbaarheid. Belangrijk in austenitische staalsoorten.
- Molybdeen (Mo, 0,1% – 7%) verbetert de weerstand tegen putcorrosie en spanningscorrosie, vooral in chloorhoudende omgevingen.
- Mangaan (Mn, 0,5% – 2%) vergroot de sterkte en slijtvastheid en vervangt soms nikkel in goedkopere staalsoorten.
- Silicium (Si, 0,2% – 1,0%) verbetert de oxidatiebestendigheid en verhoogt de sterkte bij hoge temperaturen.
- Fosfor (P, < 0,045%) en Zwavel (S, < 0,03%) zijn doorgaans ongewenste elementen, maar zwavel kan in kleine hoeveelheden worden toegevoegd om de verspaanbaarheid te verbeteren.
- Stikstof (N, 0,1% – 0,2%) verhoogt de sterkte en verbetert de weerstand tegen spleetcorrosie.
De soorten roestvast staal
Op basis van deze chemische samenstelling en de microstructuur kan roestvast staal worden onderverdeeld in verschillende groepen:
Austenitisch RVS (bijv. AISI 316L)
- bevat veel nikkel en chroom (bv. 18% Cr, 8% Ni, zoals AISI 304)
- niet-magnetisch en zeer corrosiebestendig
- veelgebruikt in voedingsmiddelenindustrie, chemische industrie en medische apparatuur
Ferritisch RVS (bijv. AISI 430)
- hoog chroomgehalte (10,5% – 30%) en weinig of geen nikkel
- magnetisch, goede hittebestendigheid en relatief goedkoop
- wordt gebruikt in uitlaatsystemen, keukentoepassingen en architecturale structuren
Martensitisch RVS (bijv. AISI 410)
- lager chroomgehalte (11% – 18%) en hoger koolstofgehalte
- hard en sterk, maar minder corrosiebestendig dan austenitisch staal
- wordt toegepast in messen, turbines en chirurgische instrumenten
Duplex RVS (bijv. Duplex 2205)
- een mix van austenitische en ferritische structuren (ongeveer 50/50 verhouding)
- hoge sterkte en uitstekende corrosiebestendigheid, vooral tegen spanningscorrosie
- wordt gebruikt in offshore-industrie, chemische installaties en bruggen
Precipitatiehardend RVS (bijv. AISI 632)
- bevat koper, aluminium of titanium voor extra sterkte na hittebehandeling
- wordt gebruikt in luchtvaart, ruimtevaart en high-performance toepassingen
Conclusie
Roestvast staal is een veelzijdig materiaal met een chemische samenstelling die nauwkeurig wordt afgestemd op de toepassing. Dit maakt het mogelijk om voor iedere situatie de juiste legering te kiezen. Dankzij deze veelzijdigheid blijft roestvast staal een onmisbaar materiaal in tal van industrieën.
De chemische samenstelling van een aantal veelgebruikte soorten roestvast staal
Het bovenstaande artikel gaat over de functie van diverse legeringselementen van roestvast staal. In onderstaande tabel vind je de chemische samenstelling van een aantal veelgebruikte soorten roestvast staal.
|
Staalsoort (AISI) |
Werkstofnummer |
C (%) |
Si (%) |
Mn (%) |
P (%) |
S (%) |
Cr (%) |
Mo (%) |
Ni (%) |
Overige elementen |
|
304 |
1.4301 |
≤0,07 |
≤1,00 |
≤2,00 |
≤0,045 |
≤0,015 |
17,5-19,5 |
|
8,0-10,5 |
|
|
316 |
1.4401 |
≤0,07 |
≤1,00 |
≤2,00 |
≤0,045 |
≤0,015 |
16,5-18,5 |
2,0-2,5 |
10,0-13,0 |
|
|
316L |
1.4404 |
≤0,03 |
≤1,00 |
≤2,00 |
≤0,045 |
≤0,015 |
16,5-18,5 |
2,0-2,5 |
10,0-13,0 |
|
|
321 |
1.4541 |
≤0,08 |
≤1,00 |
≤2,00 |
≤0,045 |
≤0,015 |
17,0-19,0 |
|
9,0-12,0 |
Ti: 5x%C tot 0,70% |
|
430 |
1.4016 |
≤0,08 |
≤1,00 |
≤1,00 |
≤0,040 |
≤0,015 |
16,0-18,0 |
|
|
|
|
409 |
1.4512 |
≤0,03 |
≤1,00 |
≤1,00 |
≤0,040 |
≤0,015 |
10,5-12,5 |
|
|
Ti: 6x(C+N) tot 0,65% |
|
2205 |
1.4462 |
≤0,03 |
≤1,00 |
≤2,00 |
≤0,035 |
≤0,015 |
21,0-23,0 |
2,5-3,5 |
4,5-6,5 |
N: 0,10-0,22% |
|
904L |
1.4539 |
≤0,02 |
≤0,70 |
≤2,00 |
≤0,030 |
≤0,010 |
19,0-21,0 |
4,0-5,0 |
24,0-26,0 |
Cu: 1,2-2,0% |
Meer informatie
Wil je meer weten over RVS en haar toepassingen? Wil je meer algemene kennis over dit veelzijdige materiaal om de juiste keuzes te kunnen maken bij in- en verkoop, ontwerp, bewerking, lassen, onderhoud of serviceverlening? Neem dan deel aan onze cursus RVS Basis, die op 15 mei start. Voor meer informatie kun je contact opnemen met Leo Middel (06-41247222) of even kijken op de website.
MetaalNieuws en RVS Connect werken samen aan kennis van roestvast staal
Ook dit voorjaar werken MetaalNieuws en RVS Connect weer samen om de praktische kennis van roestvast staal naar een hoger niveau te tillen. Wij willen medewerkers in de branche ondersteunen bij het maken van de juiste keuzes bij de toepassing van dit unieke materiaal.
In een aantal edities van MetaalNieuws (print en online) publiceren we diverse artikelen, voor iedereen die in zijn eigen praktijk roestvast staal wil toepassen voor een duurzame oplossing voor de klant. Voor diegene die een nog deskundiger gesprekspartner wil worden voor collega’s en klanten organiseert RVS Connect vanaf 15 mei een nieuwe editie van de cursus RVS Basis.
