Roestvast staal

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Ga naar: navigatie, zoeken

De Lorean DMC-12 in RVS koetswerk

De spits van het Chrysler Building in New York City is van RVS gemaakt

De Gateway Arch in St. Louis, Missouri is geheel van RVS gemaakt

RVS buizen

Roestvast staal ook inox of RVS genoemd, en in de volksmond beter bekend als roestvrij staal is een legering van hoofdzakelijk ijzer, chroom, nikkel en koolstof. Om van roestvast staal te kunnen spreken, is minimaal 10,5% chroom nodig en maximaal 1,2% koolstof.
Verder zijn ook de elementen molybdeen, titanium, mangaan, stikstof, silicium terug te vinden in veel soorten roestvast staal.

Het eerste roestvaste staal werd op 13 augustus 1913 gegoten door Harry Brearley in het laboratorium Brown-Firth, nadat hem in 1912 gevraagd was onderzoek te doen voor de wapenindustrie.

[bewerken] AISI 304, 316, 316L en 316Ti

Industrieel gebruikt men veelal de Amerikaanse normalisatie:

AISI 304 (1.4301). Deze legering bestaat uit 18% chroom en 8% nikkel. Het is niet magnetisch en niet hardbaar.
Een meer corrosiebestendige maar duurdere soort is AISI 316 (EN 1.4401) met 16% chroom en 10% nikkel en 2% molybdeen. Type 316 wordt veel toegepast in de scheikundige industrie. Het is beter bestand tegen zoutcorrosie.
Om een gemakkelijker lasbaar roestvast staal te bekomen, en aldus het lassen te vergemakkelijken en de corrosiegevoeligheid na het lassen te beperken, wordt veelal een laag koolstofgehalte toegepast, 316L (1.4404, de "L" staat voor "low carbon").
Een andere manier om dit staal lasbaarder te maken is door toevoeging van titaan aan de legering, hetgeen het type 316Ti (1.4571) oplevert. Deze oplossing is technisch quasi evenwaardig. Alleen wanneer men architecturale toepassingen beschouwt, moet men rekening houden met een "typisch" slijpbeeld van titaangelegeerde soorten.

[bewerken] 18/8 en 18/10

Op gebruiksvoorwerpen uit roestvast staal vindt men dikwijls een vermelding als:

inox 18/8. Dit geeft aan dat de legering bestaat uit 18% chroom, 8% nikkel. Het heeft een mechanische treksterkte van 600 N/mm² en een hardheid van 175-200 HB. Het is een veelgebruikt staal omwille van zijn goede warmteongevoeligheid tot 400 °C. Dit staal staat ook bekend als AISI 304 (1.4301) of AISI 302. Het is uitstekend geschikt voor koude deformatie, waarbij de zgn. koudeversteviging optreedt. De lasbaarheid is zeer goed. Het is een austenitisch corrosievast chroomnikkelstaal.

inox 18/10. Dit geeft aan dat de legering bestaat uit 18% chroom en 10% nikkel.

% Cr	% Ni	AISI/ASTM
18	8	304, 316
18	10	321, 347, 348
18	13	317
23	12	309
25	20	310

[bewerken] Overzicht van benamingen

Materiaalnr.	DIN 17006	ASTM/AISI Benaming	UNS Unified numbering system
1.4016	X6Cr17	430	S43000
1.4509	X2CrTiNb18	441	S44100
1.4510	X3CrTi17	439
1.4512	X2CrTi12 (oud X6 CrTi 12)	409	S40900
1.4526	X6CrMoNb17-1	436	S43600
1.4310	X10CrNi18-8 (oud X12 CrNi17 7)	301	S30100
1.4318	X2CrNiN18-7	301LN
1.4307	X2CrNi18-9	304L	S30403
1.4306	X2CrNi19-11	304L	S30403
1.4311	X2CrNiN18-10	304LN	S30453
1.4301	X5CrNi18-10	304	S30400
1.4948	X6CrNi18-11	304H	S30409
1.4303	X4CrNi18-12 (oud X5 CrNi18 12)	305	S30500
1.4541	X6CrNiTi18-10	321	S32100
1.4878	X10CrNiTi18-10 (oud X12 CrNiTi18 9)	321H	S32109
1.4404	X2CrNiMo17-12-2	316L	S31603
1.4401	X5CrNiMo17-12-2	316	S31600
1.4406	X2CrNiMoN17-11-2	316LN	S31653
1.4432	X2CrNiMo17-12-3	316L	S31603
1.4435	X2CrNiMo18-14-3	316L	S31603
1.4436	X3CrNiMo17-13-3	316	S31600
1.4571	X6CrNiMoTi17-12-2	316Ti	S31635
1.4429	X2CrNiMoN17-13-3	316LN	S31653
1.4438	X2CrNiMo18-15-4	317L	S31703
1.4539	X1NiCrMoCu25-20-5	904L	N08904
1.4547	X1CrNiMoCuN20-18-7		S31254

[bewerken] Eigenschappen

[bewerken] Roestvast

Het chroom vormt een onzichtbaar laagje dichroomtrioxide (Cr₂O₃) wanneer het in aanraking komt met zuurstof, de oxidehuid. Dit laagje beschermt het onderliggende metaal tegen verdere roestvorming (oxidatie). Bovendien herstelt het zichzelf wanneer het beschadigd wordt.

[bewerken] Hard

De hoeveelheid koolstof bepaalt de hardheid van het staal. Een staalsoort met veel koolstof is daardoor moeilijk bewerkbaar.

[bewerken] Niet-magnetisch

Roestvaste staalsoorten met tussen 6 en 26% nikkel (de 300-reeks uit de AISI) zijn austenitisch en daarom niet-magnetisch in geleverde toestand. Ze zijn uitstekend vervormbaar (plooien, dieptrekken, strekken) en ook schokbestendig doorheen het temperatuurgebied van heel lage tot heel hoge temperaturen. Nikkel zorgt er voor dat het staal in zijn austenietische toestand blijft tijdens het afkoelen. De overige elementen verhogen de corrosieweerstand en verwerkbaarheid van het staal.

AISI 430, AISI 410, AISI 409 ( de 400-reeks) alsook duplex roestvaste staalsoorten zijn daarentegen wel magnetisch.

[bewerken] De vijand is chloor

Roestvaste staalsoorten zijn zeer gevoelig voor chloor. Stadswater, zwembadwater, javel (NaOCl) , zoutzuur (HCl) en ijzertrichloride (Fe₂Cl₃) zijn zeer agressief op roestvast staal. Putcorrosie (Engels: pitting) is de corrosie, waarbij zich putjes in het oppervlak vormen. Als bijvoorbeeld roestvast staal AISI 304 in contact komt met chloorhoudend water, van bijvoorbeeld drinkwater of zwembadwater, dan zal het chloor plaatselijk de beschermende laag chroomoxide aantasten. Er ontstaat dan het begin van een ondiep putje, waar zich weer meer chloorionen verzamelen, waardoor de aantasting bij voorkeur op die plaats verder zet en het putje dieper wordt. Uiteindelijk ziet het materiaal er grotendeels gaaf uit, maar met een aantal putjes over het oppervlak. Typisch aan putcorrosie zijn de gaatjes juist naast een lasnaad.

[bewerken] Elasticiteitsmodulus

De elasticiteitsmodulus van roestvast staal is niet hetzelfde als van gewoon staal. De E-modulus van RVS is E = 195000 MPa en van ' gewoon' constructiestaal is de E-modulus: E = 210000 MPa

[bewerken] Treksterkte

De treksterkte van een roestvast staal is een maatstaf om de mechanische eigenschappen van dit staal te classificeren. Praktisch is de vloeigrens (soms ook de 0,2%-rekgrens of Rp 0,2) van veel meer belang. Immers, als het materiaal tot de treksterkte komt, is het reeds sterk plastisch vervormd.

Materiaalnr.	DIN 17006	ASTM AISI Benaming	UNS	Trekspanning Rm in N/mm²	Rekgrens Rp0,2 in N/mm²	Rek na breken A in %
1.4000	X6Cr13			400..600	250…270	18…20
1.4016	X6Cr17	430	S43000	400..600	250…270	18…20
1.4028	X30Cr13			< 780
1.4116	X45CrMoV15			< 900
1.4310	X10CrNi18-8 (Oud X12 CrNi17 7)	301	S30100	500..740	195…205	35…40
1.4318	X2CrNiN18-7	301LN
1.4307	X2CrNi18-9	304L	S30403
1.4306	X2CrNi19-11	304L	S30403
1.4311	X2CrNiN18-10	304LN	S30453
1.4301	X5CrNi18-10	304	S30400
1.4303	X4CrNi18-12 (alt X5 CrNi18 12)	305	S30500
1.4404	X2CrNiMo17-12-2	316L	S31603
1.4401	X5CrNiMo17-12-2	316	S31600	500..740	195…205	35…40
1.4406	X2CrNiMoN17-11-2	316LN	S31653
1.4429	X2CrNiMoN17-13-3	316LN	S31653
1.4438	X2CrNiMo18-15-4	317L	S31703
1.4432	X2CrNiMo17-12-3	316L	S31603
1.4435	X2CrNiMo18-14-3	316L	S31603
1.4436	X3CrNiMo17-13-3	316	S31600
1.4509	X2CrTiNb18	441	S44100
1.4510	X3CrTi17	439
1.4512	X2CrTi12 (alt X6 CrTi 12)	409	S40900
1.4526	X6CrMoNb17-1	436	S43600
1.4539	X1NiCrMoCu25-20-5	904L	N08904
1.4541	X6CrNiTi18-10	321	S32100	500..740	195…205	35…40
1.4547	X1CrNiMoCuN20-18-7		S31254
1.4571	X6CrNiMoTi17-12-2	316Ti	S31635
1.4878	X10CrNiTi18-10 (alt X12 CrNiTi18 9)	321H	S32109
1.4948	X6CrNi18-11	304H	S30409

[bewerken] Drie families

Roestvast staal wordt geklasseerd in families afhankelijk van zijn metallurgische structuur.

Martensitische staaltypen indien een hoge hardheid is vereist. (Messen, schoepen, assen) Een voorbeeld van martensitisch staal is staal met AISI-nummer 431 of 440 A, B en C.
Ferritische staaltypen zijn geschikt voor toepassingen in een weinig agressief milieu.
Austenitische staaltypen zijn uitstekend geschikt voor koude deformatie en zijn zeer goed lasbaar.

Familie	C	Cr	Ni
Martensiet	< 1,2%	10,5 - 17%	< 6,0%
Ferriet	< 1,2%	10,5 - 29%	< 1,5%
Austeniet	< 1,2%	16 - 28%	3,5 - 36%

[bewerken] Roestvrij versus roestvast

De benaming "roestvrij" die in de volksmond voor roestvast staal gebruikt wordt, is onder metallurgen uit den boze.^[bron?] Roest"vrij" staal zal wel degelijk roesten. Deze oxidehuid is echter afsluitend^[1], waardoor geen verdere roestvorming zal plaatsvinden. In omstandigheden die hardnekkig genoeg zijn, of bij beschadiging van de beschermende oxide-huid, kan de roestvorming plaatselijk extra snel plaatsvinden. Dit wordt o.a. veroorzaakt door chloriden of andere metalen die zich nestelen in het oppervlak. Dit is ook de reden, waarom bij het bewerken van RVS geen stalen gereedschappen gebruikt mogen worden. Praktischer is echter om na het verwerken, het RVS te behandelen waarbij alle mogelijke verontreinigingen worden verwijderd. Dit is het zogenaamde beitsen, waarbij langs chemische weg alle verontreinigingen worden opgelost en verwijderd.

[bewerken] Normen

AISI (American Iron and Steel Institute)
ASTM A240 (American Society for Testing and Materials)
Europese norm EN 10088:
EN 10088-1 (samenstelling, fysische eigenschappen)
EN 10088-2 (vlakke producten, mechanische eigenschappen)
EN 10088-3 (lange producten, mechanische eigenschappen)
ISO 3506 standaard voor bevestigingsmiddelen uit roestvast staal

[bewerken] Passiveren van roestvast staal

Door diverse bewerkingen die producten van roestvast staal ondergaan, kunnen aan de buitenzijde van het metaaloppervlak veranderingen ontstaan, waardoor het roestvaste karakter tijdelijk of blijvend wordt aangetast.

Normaal beschermt een passieve laag dichroomtrioxide (Cr₂O₃) het metaal. Deze laag wordt in stand gehouden, door een bijzondere eigenschap van roestvast staal. Als namelijk het metaaloppervlak wordt beschadigd, dan zal als regel de passieve laag vrij snel herstellen als er voldoende zuurstof voorhanden is. Er zijn echter omstandigheden, waarbij dit herstel niet plaatsvindt. Door diverse bewerkingen wordt namelijk het evenwicht dusdanig verstoord , dat de passieve toestand verdwijnt en er een actieve laag ontstaat. Dit kan optreden bij bewerkingen als lassen, buigen of verspanen, waardoor zuurstofarme plaatsen ontstaan en herstel uitblijft. Hierdoor verdwijnen de roestvaste eigenschappen en kan bij blootstelling aan gassen of vloeistoffen corrosie optreden.

Om dit euvel tegen te gaan, is er een methode ontwikkeld, waarbij de ontstane actieve laag weer wordt omgezet naar een passieve laag. Het is hierbij meestal gewenst de bewerkte producten te ontvetten en daarna te beitsen met een mengsel van salpeterzuur (HNO₃) en fluorzuur (HF),om verontreinigingen van het metaaloppervlak te verwijderen. Dit kan nodig zijn bij gelaste oppervlakken en bij gedraaide voorwerpen waarbij een koelvloeistof wordt gebruikt.

Het eigenlijke passiveren geschiedt door een behandeling in een bad met salpeterzuur, waardoor de passieve toestand terugkeert door herstel van het laagje chroomoxide. Door deze behandeling krijgt het onderliggende metaal zijn oorspronkelijke corrosiebescherming terug.

[bewerken] Trivia

De auto De Lorean DMC-12 heeft een roestvast stalen carrosserie.
Het dak van de Chrysler Building te New York werd bij de bouw tijdens de late jaren twintig van roestvast stalen bekleding voorzien. Na bijna 80 jaar ziet het er nagenoeg zonder verdere behandeling nog piekfijn uit.
Veel bestek en ander keukengerei wordt uit roestvast staal vervaardigd.
Het atomium in Brussel is recent bekleed met een roestvaste bekleding.

[bewerken] Bronnen

↑ What is Stainless Steel?

[bewerken] Externe links

IJzer en staal
IJzer · Gietijzer · Smeedijzer · Welijzer · Verbindingen van ijzer Ferriet · Perliet · Austeniet · Martensiet · Cementiet Staal · Roestvast staal (RVS) · Edelstaal · Snelstaal

Meer afbeeldingen die bij dit onderwerp horen, zijn te vinden in de categorie Stainless steel van Wikimedia Commons.

[0] What is Stainless Steel?

[1]