Roestvrij staal Legeringselementen

Roestvast staal bevat verschillende legeringselementen die in overeenstemming zijn met de specifieke samenstelling en kwaliteit. De volgende secties beschrijven de legeringstoevoegingen en de redenen waarom ze aanwezig zijn, en een samenvattende tabel van elk legeringselement.

Image Credit: /Nutthpol Kandaj

Koolstof

Koolstof en ijzer worden samen gelegeerd om staal te vormen. Dit proces verhoogt de sterkte en hardheid van ijzer. Warmtebehandeling is niet geschikt om zuiver ijzer te versterken en te harden, maar wanneer koolstof wordt toegevoegd, wordt een breed scala aan sterkte en hardheid gerealiseerd.

Een hoog koolstofgehalte heeft niet de voorkeur in ferritisch en austenitisch roestvast staal, specifiek voor lasdoeleinden, vanwege het risico van carbideprecipitatie.

Mangaan

De toevoeging van mangaan aan staal verbetert de warm verwerkingseigenschappen en verhoogt de taaiheid, sterkte en hardbaarheid. Net als nikkel is mangaan een Austeniet vormend element en wordt het traditioneel gebruikt als vervanging voor nikkel in de AISI200-reeks van Austenitisch roestvast staal, bijvoorbeeld AISI 202 als vervanging voor AISI 304.

Chroom

Chroom wordt met staal gecombineerd om de weerstand tegen oxidatie te verbeteren. Wanneer meer chroom wordt toegevoegd, wordt de weerstand verder verbeterd.

Roestvast staal heeft ten minste 10,5% chroom (gewoonlijk 11 of 12%), wat een aanzienlijke mate van corrosieweerstand geeft, vergeleken met staal met een relatief lager percentage chroom.

De corrosieweerstand wordt toegeschreven aan de vorming van een passieve, zelfherstellende laag chroomoxide op het roestvast stalen oppervlak.

Nikkel

Grote hoeveelheden nikkel – meer dan 8% – worden toegevoegd aan roestvrij staal met hoog chroomgehalte om de belangrijkste groep staalsoorten te produceren die zowel hitte- als corrosiebestendig zijn.

Daartoe behoren de Austenitische roestvrije staalsoorten die worden gekenmerkt door 18-8 (304/1.4301), waar de neiging van nikkel om Austeniet te vormen bijdraagt tot hoge sterkte en uitstekende taaiheid of slagvastheid, zowel bij lage als bij hoge temperaturen. Nikkel verbetert ook aanzienlijk de weerstand tegen corrosie en oxidatie.

Molybdeen

Wanneer gemengd met chroom-nikkel austenitische staalsoorten, verhoogt molybdeen de weerstand tegen spleet- en putcorrosie, vooral in zwavel- en chloorhoudende omgevingen.

Stikstof

Gelijkaardig aan nikkel, is stikstof een Austeniet vormend element en verhoogt de Austeniet stabiliteit van roestvrij staal. Wanneer stikstof met roestvrij staal wordt gemengd, wordt de vloeigrens aanzienlijk verbeterd samen met een verhoogde weerstand tegen putcorrosie.

Koper

In roestvrij staal is koper vaak aanwezig als een restelement. Dit element wordt aan diverse legeringen toegevoegd om precipitatiehardingseigenschappen te verkrijgen of om de corrosiebestendigheid te verbeteren, voornamelijk in zwavelzuur- en zeewateromstandigheden.

Titaan

Titaan wordt vaak toegevoegd om carbide te stabiliseren, vooral wanneer het materiaal moet worden gelast. Titaan versmelt met koolstof tot titaancarbiden die relatief stabiel zijn en niet gemakkelijk in staal kunnen worden opgelost, waardoor waarschijnlijk minder interkristallijne corrosie optreedt.

Wanneer ongeveer 0,25 / 0.60% titaan wordt toegevoegd, zorgt het ervoor dat de koolstof samensmelt met titaan in plaats van met chroom, waardoor een binding van corrosiebestendig chroom als interkorrelige carbiden en het daarmee gepaard gaande verlies van corrosiebestendigheid aan de korrelgrenzen wordt vermeden.

In de afgelopen jaren is het gebruik van titaan aanzienlijk verminderd doordat staalfabrikanten roestvrij staal kunnen leveren met een extreem laag koolstofgehalte. Dergelijke staalsoorten kunnen gemakkelijk worden gelast zonder dat stabilisatie nodig is.

Fosfor

Om de bewerkbaarheid te verbeteren, wordt fosfor vaak samen met zwavel toegevoegd. Hoewel de aanwezigheid van fosfor in Austenitisch roestvast staal de sterkte verhoogt, heeft het een nadelig effect op de corrosieweerstand en verhoogt het de neiging van het materiaal om te breken tijdens het lassen.

Zwavel

Zwavel verbetert de bewerkbaarheid wanneer het in kleine hoeveelheden wordt toegevoegd, maar net als fosfor heeft het een negatief effect op de corrosieweerstand en de daaropvolgende lasbaarheid.

Seleen

Seleen werd vroeger gebruikt als toevoeging om de bewerkbaarheid te verbeteren.

Niobium/Colombium

Koolstofstabilisatie wordt bereikt door niobium aan staal toe te voegen, en presteert op dezelfde manier als titanium. Bovendien versterkt niobium legeringen en staal voor dienst bij hogere temperaturen.

SiIicon

Silicium wordt typisch gebruikt als desoxiderende (dodende) agent in het staalsmelten proces, en een kleine hoeveelheid silicium wordt gebruikt in de meeste staalsoorten.

Kobalt

Wanneer kobalt wordt blootgesteld aan de sterke straling van kernreactoren, wordt het zeer radioactief en daarom zullen alle roestvrije staalsoorten die voor nucleaire doeleinden worden gebruikt een zekere kobaltbeperking hebben, vaak 0.2% maximaal.

Deze kwestie is belangrijk omdat een bepaalde hoeveelheid van het resterende kobalt aanwezig zal zijn in het nikkel dat wordt gebruikt om Austenitisch roestvast staal te maken.

Calcium

Calcium wordt in kleine hoeveelheden toegevoegd om de bewerkbaarheid te verbeteren, zonder dat dit een nadelig effect heeft op andere eigenschappen die door selenium, fosfor en zwavel worden veroorzaakt.

De volgende tabel toont het effect van legeringselementen op de eigenschappen van roestvrij staal.

Effect van legeringselementen op eigenschappen van roestvast staal

Key
√ = Gunstig
X = Schadelijk

Deze informatie is afkomstig van bronnen, beoordeeld en aangepast van materialen die door Aalco – Ferro en Non-Ferro Metals Stockist.

Voor meer informatie over deze bron kunt u terecht bij Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Citations