|
De oxidehuid van een roestvast materiaal sluit het onderliggende materiaal goed af,<ref>[https://web.archive.org/web/20051231194101/http://www.nickelinstitute.org/index.cfm/ci_id/11021.htm What is Stainless Steel?]</ref> waardoor in bepaalde gevallen geen verdere roestvorming zal plaatsvinden of deze roestvorming vertraagd wordt. In de praktijk zijn er twee gevallen waarbij RVS toch kan [[roest (metaal)|roesten]]: bij de aanwezigheid van [[chloride]]s of bij de verontreiniging van het materiaal door 'gewoon' staal dat wel roest. Dit roesten kan vermeden worden door een correct type RVS te kiezen (geen 304 bij aanwezigheid van [[halogenen]]) en het materiaal te behandelen waarbij alle mogelijke verontreinigingen worden verwijderd. Dit is het zogenaamde [[beitsen]], waarbij langs chemische weg alle verontreinigingen worden opgelost en verwijderd.
== Geschiedenisgroetjes Aaron ==
<br />{{Navigatie ijzer en staal}}
Het eerste roestvaste staal werd op 13 augustus 1913 door [[Harry Brearley]] in het laboratorium [[Brown-Firth]] gegoten, nadat hem in 1912 gevraagd was onderzoek voor de [[wapenindustrie]] te doen.
== Soorten roestvast staal ==
Roestvast staal wordt afhankelijk van zijn [[metallurgische structuur]] in verschillende families onderverdeeld, te weten de volgende:
;Austenitische staaltypen (de 200- en 300-serie):zijn staalsoorten met een [[austeniet]]e [[kristallijn]]e structuur waarvan het [[Kristalstructuur|kristalrooster]] [[kubisch vlakgecentreerd]] is. Austenitische roestvaste staalsoorten beslaan ongeveer 70% van de totale rvs-productie. Dit staaltype heeft een maximum percentage van 0,15% koolstof, minimaal 16% chroom en genoeg nikkel of mangaan om de austenitische structuur bij alle temperaturen te behouden. De austenitische soorten zijn door hun kristalrooster nooit magnetisch en doordat er geen faseovergang plaatsvindt bij opwarming of afkoeling, zijn zij niet hardbaar door middel van een warmtebehandeling. Wel kunnen zij door koudvervorming worden gehard.
:De meest voorkomende austenitische rvs-soort is type 304, ook bekend als type 18/8 of 18/10 vanwege de aanwezigheid van 18% chroom en nikkel gehalte van 8 tot 10%. Een tweede veelvoorkomende rvs-soort uit de 300-serie is type 316, met een aanwezigheid van 17% chroom en 12% nikkel en 2% molybdeen. Type 316 heeft een betere corrosiebestendigheid dan type 304.
;Austenitische chroom-nikkel-mangaanlegeringen (de 200-serie):Type 201 is hardbaar door koudvervorming. Type 202 is een algemene veel gebruikte soort.
;[[Ferriet (ijzer)|Ferritische]] staaltypen (400-serie):Dit materiaal is geschikt voor toepassingen in een weinig agressief milieu. Ze zijn goed bewerkbaar maar hebben een lagere corrosiebestendigheid dan de 300-serie door de lagere percentages chroom en nikkel, de corrosiebestendigheid is daarentegen wel beter dan die van de martensitische staalsoorten. Ferritische staalsoorten zijn magnetisch en niet hardbaar door middel van een warmtebehandeling.
;[[Martensiet|Martensitische]] staaltypen (400-serie):Dit materiaal is goed te bewerken met een hoge hardheid en rekgrens, maar met verminderde corrosiebestendigheid. Martensitische rvs-soorten zijn altijd magnetisch en zijn goed te harden door middel van een warmtebehandeling. Deze rvs-soort wordt vaak gebruikt waar een hoge hardheid en sterkte, gecombineerd met een redelijke corrosiebestendigheid noodzakelijk is.
:Een speciale vorm van het martensitische rvs-type is de precipitatie-hardende vorm. Dit type staal wordt gekenmerkt door een zeer goede corrosiebestendigheid, vergelijkbaar met de austenitische soorten, en een hardheid en rekgrens die boven die van de martensitische soorten ligt. Een veelvoorkomend voorbeeld van dit type rvs is 17-4PH, zo genoemd vanwege een percentage van 17% chroom en 4% nikkel. de 'PH' staat voor ''precipitation hardenable''.
{| class="wikitable" style="text-align:center;"
! style="text-align:left;"| Familie
! C
! Cr
! Ni
|-
| style="width:8em; text-align:left;" |[[Martensiet]]
| style="width:4em;" | < 1,2%
| style="width:6em;" | 10,5 - 17%
| style="width:5em;" | < 6,0%
|-
| style="text-align:left;" | [[Ferriet (ijzer)|Ferriet]]
| < 1,2%
| 10,5 - 29%
| < 1,5%
|-
| style="text-align:left;" | [[Austeniet]]
| < 1,2%
| 16 - 28%
| 3,5 - 36%
|}
=== Amerikaanse normalisatie (RVS 304 en 316)===
Industrieel gebruikt men veelal de Amerikaanse normalisatie:
* '''AISI 304''' (1.4301) bestaat uit 18% [[Chroom (element)|chroom]] en 8% [[nikkel]]. Deze legering is in zachtgegloeide toestand niet-magnetisch en niet hardbaar, in koudvervormde toestand zwak magnetisch. Minder gevoelig voor uitscheiding van chroomcarbiden tijdens lassen.
* Een meer corrosiebestendige maar duurdere soort is '''AISI 316''' (EN 1.4401) met 16% chroom en 10% nikkel en 2% [[molybdeen]]. Type 316 is beter bestand tegen zoutcorrosie en wordt veel toegepast in de scheikundige industrie.
* '''316L''' (1.4404, "L" staat voor "low carbon") heeft een laag koolstofgehalte om een gemakkelijker lasbaar roestvast staal te verkrijgen, en de corrosiegevoeligheid na het [[lassen]] te beperken.
* Een andere manier om dit staal lasbaarder te maken is door toevoeging van [[titanium|titaan]] aan de legering, hetgeen het type '''316Ti''' (1.4571) oplevert. Deze oplossing is technisch vrijwel evenwaardig. Alleen wanneer men architecturale toepassingen beschouwt, moet men rekening houden met een "typisch" slijpbeeld van titaangelegeerde soorten.
* De magnetische eigenschap van rvs wordt bepaald door de kristalstructuur, dus door de samenstelling van het soort rvs. 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 temperatuursbereik van heel lage tot heel hoge temperaturen. Nikkel zorgt ervoor dat het staal in zijn austenitische toestand blijft tijdens het afkoelen. De overige elementen verhogen de corrosieweerstand en verwerkbaarheid van het staal. Bij sterke koudvervorming verandert de kristalstructuur echter, waardoor wel magnetische eigenschappen optreden bij austenitisch rvs. Martensitische, ferritische en duplex roestvast staalsoorten zijn daarentegen magnetisch.
=== 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 uit 18% [[Chroom (element)|chroom]], 8% [[nikkel]] bestaat. Deze legering heeft een mechanische [[treksterkte (materiaal)|treksterkte]] van 600 N/mm² en een hardheid van 175-200 [[Brinellhardheid|HB]]. Het is een veelgebruikt staal vanwege zijn goede warmte-ongevoeligheid tot 400°C. Voor deze gebruiksvoorwaarden gebruikt men meestal AISI 304 (1.4301) of AISI 302. Het is uitstekend geschikt voor koude deformatie, waarbij de zogenaamde [[koudversteviging]] optreedt. Door koudvervorming wordt de legering zwak magnetisch. De lasbaarheid is zeer goed. Het is een [[austeniet|austenitisch]] corrosievast chroomnikkelstaal.
* ''inox 18/10''. Dit geeft aan dat de legering uit 18% [[Chroom (element)|chroom]] en 10% [[nikkel]] bestaat.
{| class="wikitable"
! % Cr||% Ni||AISI/ASTM
|-
||18||8||304, 316
|-
|18||10||321, 347, 348
|-
|18||13||317
|-
|23||12||309
|-
|25||20||310
|}
== Overzicht van benamingen ==
Er bestaan verschillende normen voor roestvast staal. De meestgebruikte zijn die van het [[AISI]] (American Iron and Steel Institute), ASTM A240 (American Society for Testing and Materials).
De Europese norm EN 10088 is opgebouwd uit drie delen:
* EN 10088-1 (samenstelling, fysische eigenschappen)
* EN 10088-2 (vlakke producten, mechanische eigenschappen)
* EN 10088-3 (lange producten, mechanische eigenschappen)
In de tabel hieronder worden de verschillende normen met elkaar vergeleken.
{| class="wikitable sortable"
! 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 ||
|-
|1.4305 || X8CrNi18-9 || 303 || S30300
|-
|1.4307 || X2CrNi18-9 ||304L ||
|-
|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
|}
== Eigenschappen ==
=== Roestvast ===
Wanneer het chroom met zuurstof in aanraking komt, vormt het een onzichtbaar laagje chroom(III)oxide (ook genaamd: dichroomtrioxide) (Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), de [[oxidehuid]]. Dit laagje beschermt het onderliggende metaal tegen verdere roestvorming ([[oxidatie]]).
=== Hard ===
De hoeveelheid koolstof bepaalt de hardheid van het staal. Een staalsoort met veel koolstof is daardoor moeilijk bewerkbaar.
=== Magnetische en vervormingseigenschappen ===
Roestvaste staalsoorten met tussen 6 en 26% nikkel (de 300-reeks uit de AISI) zijn [[austenitisch]] en niet-magnetisch in geleverde toestand. Ze zijn uitstekend vervormbaar (plooien, dieptrekken, strekken) en ook schokbestendig in het hele temperatuurbereik, van heel lage tot heel hoge temperaturen. Door toevoeging van de bovengenoemde hoeveelheden nikkel in het staal blijft de austenitische fase thermodynamisch stabiel. Daardoor vindt na een warmtebehandeling van austenitisch roestvast staal geen faseovergang plaats tijdens het afkoelen. Harden van austenistisch roestvast staal door middel van een warmtebehandeling is derhalve niet mogelijk. De overige elementen, zoals bijvoorbeeld chroom en molybdeen, verhogen de corrosieweerstand en bewerkbaarheid van het staal.
AISI 430, AISI 410 en AISI 409 (de 400-reeks) zijn voorbeelden van ferritische, alsook duplex roestvaste staalsoorten. In tegenstelling tot de austenitische roestvast staalsoorten zijn ferritische en duplex roestvast staalsoorten wel magnetisch, maar de mate waarin ze vervormbaar zijn is over het algemeen (iets) minder goed.
=== Gevoeligheid voor chloor ===
Vele roestvaste staalsoorten zijn zeer gevoelig voor chloor. Stadswater, zwembadwater, [[natriumhypochloriet]] (NaOCl), [[waterstofchloride]] (HCl) en [[IJzer(III)chloride|ijzer(III)chloride]] (Fe<sub>2</sub>Cl<sub>3</sub>) 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 [[Chloor (element)|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 doorgaat en het putje dieper wordt. Uiteindelijk ziet het materiaal er grotendeels gaaf uit, maar met een aantal putjes over het oppervlak. Typisch bij putcorrosie zijn de gaatjes juist naast een lasnaad. Roestvaste staalsoorten met het legeringselement [[molybdeen]], zoals 316 en 316L, zijn beter bestand tegen chloor en hebben een betere weerstand tegen [[putcorrosie]]. Aantasting door chloor is nog steeds mogelijk.
=== Elasticiteitsmodulus ===
De [[elasticiteitsmodulus]] van roestvast staal is niet dezelfde als van gewoon staal. De E-modulus van rvs is E = 195.000 MPa en van 'gewoon' constructiestaal is de E-modulus: E = 210.000 MPa.
=== [[Treksterkte (materiaal)|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. Als het materiaal tot de treksterkte komt, is het immers al sterk [[Plastische vervorming|plastisch vervormd]].
== 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'' oxidehuid het metaal tegen verdere corrosie. Deze laag wordt in stand gehouden door een bijzondere eigenschap van roestvast staal. Als namelijk het metaaloppervlak wordt beschadigd, dan zal in aanwezigheid van voldoende zuurstof het metaal bij de beschadiging spontaan opnieuw oxideren en daarbij de passieve laag zichzelf herstellen. Er zijn echter omstandigheden, waarbij dit herstel niet plaatsvindt; Door diverse bewerkingen kan het evenwicht dusdanig worden verstoord, dat de passieve toestand verdwijnt en herstel uitblijft. Dit kan optreden bij bewerkingen als [[lassen]], buigen of [[verspanen]]. Hierbij kan de oxidehuid worden verontreinigd met ijzerdeeltjes, waardoor de roestvaste eigenschappen verdwijnen en [[corrosie]] kan optreden.
Om dit euvel tegen te gaan, is er een methode ontwikkeld om het metaal te voorzien van een nieuwe passieve laag. Het is hierbij meestal gewenst de bewerkte producten eerst te ontvetten met een oplossing van [[natronloog]] (NaOH) en daarna te [[beits]]en met een mengsel van [[salpeterzuur]] (HNO<sub>3</sub>) en [[waterstoffluoride]] (HF). Met het beitsen wordt een dunne laag van het metaaloppervlak en bestaande oxidehuid opgelost inclusief verontreinigingen. Doordat bij het beitsen ijzer sneller in oplossing gaat dan chroom, wordt de oxidehuid effectief verrijkt aan chroom.
Het eigenlijke [[passiveren]] geschiedt door een behandeling in een bad met salpeterzuur, waarbij de oxidehuid wordt hersteld en de passieve toestand terugkeert. Door deze behandeling krijgt het onderliggende metaal zijn oorspronkelijke corrosiebescherming terug.
== Marktoverzicht ==
De vraag naar roestvast staal steeg in de periode 2000-2007 met ongeveer 7% op jaarbasis. <Ref name=APJV12>{{en}} Aperam jaarverslag 2012 [https://web.archive.org/web/20140109111735/http://www.aperam.com/uploads/pdf/media/Annual%20Report%202012.pdf Marktbeschrijving, p. 11], geraadpleegd op 9 januari 2013</ref> Tijdens de [[kredietcrisis]] daalde de vraag door de algemene economische terugval. De vraag nam na 2010 weer toe maar steeg met niet meer dan 3% per jaar tot en met 2012.<ref name=APJV12/> De trage vraaggroei heeft geleid tot veel [[overcapaciteit]]. Veel fabrieken waren nog in aanbouw voor het uitbreken van de kredietcrisis. Deze zijn inmiddels gereed maar de vraag is onvoldoende snel gestegen om al deze nieuwe capaciteit te absorberen. De [[Bezettingsgraad (economie)|capaciteitsbenutting]] wereldwijd lag in 2006 nog op zo’n 88% en daalde naar 62% in 2009. Na 2010 trad enig herstel op maar de bezettingsgraad lag in 2012 nog op circa 72%.<ref name=APJV12/> In 2012 lag de globale productie van roestvast staal op zo’n 25 miljoen ton.<ref name=APJV12/>
In 2012 waren er wereldwijd zes grote producenten met een capaciteit van meer dan 2 miljoen ton op jaarbasis. Deze zes fabrikanten hebben ongeveer de helft van de wereldwijde capaciteit in handen. De grote bedrijven zijn [[Outokumpu (bedrijf)|Outokumpu]], Acerinox, Taiyuan Iron & Steel, Yieh United Steel, Posco en [[Aperam]].<ref name=APJV12/>
== Zie ook ==
* [[Lasbederf]]
{{Appendix|2=
* {{en}} [http://www.worldstainless.org/ Website International Stainless Steel Forum]
----
{{References}}
}}
{{Commonscat|Stainless steel}}
{{Navigatie ijzer en staal}}
[[Categorie:Staal]]
| 