Soorten roestvrij staal: Een uitgebreide gids

Invoering

Roestvrij staal is een veelgebruikt materiaal dat bekend staat om zijn uitzonderlijke eigenschappen zoals duurzaamheid, kracht, en weerstand tegen corrosie.

Het wordt in verschillende industrieën gebruikt, van de bouw en de automobielsector tot medische apparatuur en keukenapparatuur.

Het selecteren van het juiste type roestvrij staal zorgt voor optimale prestaties en een lange levensduur in verschillende toepassingen. Deze gids geeft een diepgaand overzicht van de verschillende soorten roestvrij staal, hun kenmerken, en geschikte toepassingen.

1. Wat is roestvrij staal?

Roestvrij staal is een legering die voornamelijk uit ijzer bestaat en op zijn minst 10.5% chroom, waardoor het een onderscheidende corrosieweerstand heeft. De toevoeging van chroom maakt de vorming van een dunne laag mogelijk, beschermende oxidelaag op het staaloppervlak, voorkomen van roest en oxidatie.

Andere elementen zoals nikkel, molybdeen, en mangaan kunnen ook worden toegevoegd om specifieke eigenschappen zoals sterkte te verbeteren, ductiliteit, en weerstand tegen hitte en chemicaliën.

Gemeenschappelijke eigenschappen van roestvrij staal:

• ‌Corrosiebestendigheid‌: Het chroomelement in roestvrij staal reageert met zuurstof en vormt een dichte natriumchromaatlaag, wat de kans op corrosie effectief verkleint en ervoor zorgt dat roestvrij staal een goede corrosieweerstand heeft.
• ‌Hittebestendigheid‌: Roestvast staal kan bij hoge temperaturen uitstekende fysieke en mechanische eigenschappen behouden, heeft een goede hittebestendigheid, en kan goede fysische en chemische eigenschappen behouden in omgevingen met verschillende temperaturen‌.
• ‌Hoge sterkte‌: Roestvrij staal heeft een hoge sterkte en is bestand tegen grotere druk en spanning.
• ‌Veiligheid en hygiëne‌: Roestvrij staal bevat geen radioactieve stoffen en veroorzaakt geen schade aan het menselijk lichaam. Het is geschikt voor voedselproductieapparatuur of productielijnen en andere apparaten.
• ‌Mooi oppervlak‌: Het oppervlak van roestvrij staal is helder, gemakkelijk schoon te maken, en heeft lage onderhoudskosten‌1.
• ‌Goede bewerkbaarheid‌: Roestvast staal kan op verschillende manieren worden gevormd en verwerkt, zoals lassen, koude verwerking, precisie verwerking, enz.
• ‌Recycleerbaarheid: Roestvrijstalen materialen kunnen worden gerecycled en hebben weinig impact op het milieu.
• ‌Goede elasticiteit en plasticiteit‌: Roestvrijstalen materialen hebben een goede elasticiteit en plasticiteit en zijn niet vatbaar voor breuk.

Deze kenmerken zorgen ervoor dat roestvrij staal op verschillende gebieden veel wordt gebruikt, zoals machines, luchtvaart, militaire industrie, chemische industrie, enz.

2. Soorten roestvrij staal

Roestvrij staal is onderverdeeld in vijf hoofdfamilies, elk met unieke microstructuren en chemische samenstellingen die verschillende eigenschappen verlenen. Het begrijpen van deze classificaties is cruciaal voor het selecteren van het juiste materiaal voor verschillende toepassingen, van keukenapparatuur tot luchtvaartcomponenten. Hier volgt een diepgaande blik op elk type:

1. Austenitisch roestvrij staal

Structuur:
Austenitisch roestvast staal heeft een kubusvormig oppervlak in het midden (FCC) kristal structuur, dat stabiel is bij kamertemperatuur. Deze structuur maakt het niet-magnetisch en zeer ductiel.

Samenstelling:
Deze staalsoorten bevatten doorgaans 16-26% chroom en 6-22% nikkel, waarbij sommige kwaliteiten ook molybdeen of stikstof bevatten om de corrosieweerstand te verbeteren. Laag koolstofgehalte (meestal minder dan 0.1%) voorkomt carbideprecipitatie, wat intergranulaire corrosie kan veroorzaken.

Eigenschappen:
Austenitische roestvaste staalsoorten staan ​​bekend om hun uitstekende corrosieweerstand, vooral in zure en chloorrijke omgevingen. Ze bieden een goede vervormbaarheid en lasbaarheid, waardoor ze geschikt zijn voor complexe vormen en grote structuren. Echter, ze kunnen niet worden gehard door warmtebehandeling; in plaats van, ze worden vaak koud bewerkt om de sterkte te vergroten.

Gemeenschappelijke cijfers:

• 304: Ook bekend als 18/8 roestvrij staal, dit is de meest gebruikte kwaliteit vanwege zijn veelzijdigheid en uitstekende corrosieweerstand.
• 316: Bevat molybdeen, die superieure weerstand biedt tegen putcorrosie en spleetcorrosie in maritieme en chemische omgevingen.
• 310: Hittebestendig staal dat wordt gebruikt in ovenonderdelen en warmtewisselaars.

Toepassingen:
Austenitisch roestvast staal wordt in een breed scala aan producten aangetroffen, inclusief keukenspoelbakken, voedselverwerkende apparatuur, chemische tanks, en architectonische gevels.

2. Ferritisch roestvrij staal

Structuur:
Ferritisch roestvrij staal heeft een kubusvormig lichaam in het midden (BCC) structuur, vergelijkbaar met die van koolstofstaal, waardoor het magnetisch en minder ductiel is dan austenitische kwaliteiten.

Samenstelling:
Typisch bevattend 10.5-30% chroom en zeer laag koolstofgehalte (minder dan 0.1%), deze staalsoorten bevatten weinig tot geen nikkel, waardoor ze kosteneffectiever zijn dan austenitische variëteiten.

Eigenschappen:
Ferritisch roestvast staal biedt een goede corrosieweerstand en is bestand tegen spanningscorrosie. Ze hebben een betere thermische geleidbaarheid dan austenitische kwaliteiten, maar zijn minder geschikt voor lassen en vormen.

Gemeenschappelijke cijfers:

• 430: Wordt vaak gebruikt in autobekleding en panelen van apparaten vanwege de goede corrosieweerstand en vervormbaarheid.
• 409: Bevat een lager chroomgehalte, biedt een matige corrosieweerstand, vaak gebruikt in uitlaatsystemen voor auto's.

Toepassingen:
Ferritische roestvaste staalsoorten worden vaak gebruikt in automobieltoepassingen, industriële apparatuur, en decoratieve afwerking.

3. Martensitisch roestvrij staal

Structuur:
Martensitisch roestvrij staal heeft een in het lichaam gecentreerde tetragonaal (BCT) structuur. Het is magnetisch en kan een warmtebehandeling ondergaan om een ​​hoge sterkte en hardheid te bereiken.

Samenstelling:
Deze staalsoorten bevatten 12-18% chroom, 0.1-1.2% koolstof, en weinig tot geen nikkel. Door het hoge koolstofgehalte kunnen ze worden gehard en getemperd.

Eigenschappen:
Martensitische roestvaste staalsoorten worden gekenmerkt door een hoge sterkte, hardheid, en matige corrosieweerstand. Ze kunnen een warmtebehandeling ondergaan om een ​​breed scala aan mechanische eigenschappen te bereiken, maar zijn brosser en minder corrosiebestendig dan andere roestvrijstalen families.

Gemeenschappelijke cijfers:

• 410: Kwaliteit voor algemeen gebruik met goede corrosieweerstand en hoge mechanische sterkte.
• 420: Vaak gebruikt voor bestek vanwege het vermogen om tot een hoge glans te polijsten en scherpe randen te behouden.
• 440C: Het hoge koolstofgehalte maakt het geschikt voor toepassingen met hoge slijtage.

Toepassingen:
Martensitisch roestvrij staal wordt gebruikt in mesbladen, chirurgische instrumenten, schachten, en kleppen.

4. Duplex roestvrij staal

Structuur:
Duplex roestvrij staal heeft een gemengde microstructuur van austeniet en ferriet, typisch in een 50:50 verhouding. Deze tweefasige structuur geeft het unieke eigenschappen.

Samenstelling:
Duplexstaalsoorten bevatten doorgaans 18-28% chroom, 4.5-8% nikkel, en tot 5% molybdeen, met een laag koolstofgehalte. De uitgebalanceerde samenstelling vermindert de gevoeligheid voor spanningscorrosie en verhoogt de mechanische sterkte.

Eigenschappen:
Deze staalsoorten combineren de beste eigenschappen van austenitische en ferritische kwaliteiten, hoge sterkte bieden, uitstekende corrosieweerstand, en goede lasbaarheid. Ze presteren goed in ruwe omgevingen, zoals degenen die zijn blootgesteld aan chloride en zwavelzuur.

Gemeenschappelijke cijfers:

• 2205: De meest gebruikte duplexkwaliteit, bekend om zijn hoge sterkte en weerstand tegen spanningscorrosie.
• 2507: Super duplex kwaliteit die een nog hogere sterkte en corrosieweerstand biedt.

Toepassingen:
Duplex roestvast staal wordt gebruikt bij chemische verwerking, olie- en gasindustrieën, maritieme toepassingen, en warmtewisselaars.

5. Neerslag-verharding (PH) Roestvrij staal

Structuur:
PH roestvrij staal heeft een unieke microstructuur waardoor het een warmtebehandeling kan ondergaan om een ​​hoge sterkte en taaiheid te bereiken. Ze beginnen als austenitisch of martensitisch en ondergaan precipitatieharding om fijne deeltjes te vormen die de sterkte vergroten.

Samenstelling:
Deze staalsoorten zijn gelegeerd met elementen zoals aluminium, koper, en titaan, die intermetallische verbindingen vormen die neerslaan tijdens warmtebehandeling.

Eigenschappen:
PH roestvrij staal biedt een combinatie van hoge sterkte, goede corrosiebestendigheid, en uitstekende mechanische eigenschappen. Ze kunnen een warmtebehandeling ondergaan tot verschillende sterkteniveaus, waardoor ze veelzijdig zijn voor veel veeleisende toepassingen.

Gemeenschappelijke cijfers:

• 17-4 PH: De meest gebruikte PH-kwaliteit, combinatie van hoge sterkte en matige corrosieweerstand.
• 15-5 PH: Biedt verbeterde taaiheid dan 17-4 PH en wordt vaak gebruikt in lucht- en ruimtevaarttoepassingen.

Toepassingen:
PH roestvast staal wordt gebruikt in lucht- en ruimtevaartcomponenten, hoogwaardige kleppen, versnellingen, en andere precisietechnische onderdelen.