NL | FR

banner

Hier publiceren naar  inoxgebruikers?

Mail naar info@inoxexpert.be

 


DUPLEX roestvaste staalsoorten

Algemene bespreking

De Duplex roestvaste staalsoorten hebben een microstructuur die zowel austeniet als ferriet bevat. Ze combineren de beste eigenschappen van de austenitische en de ferritische roestvaste staalsoorten en worden weleens omschreven als de Roll’s Royce van de roestvast staalsoorten.

Deze roestvaste staalsoorten werden per toeval ontdekt in de jaren 30 en bleken een superieure weerstand tegen intergranulaire corrosie te bezitten. Samen met hun goede mechanische eigenschappen het belangrijkste voordeel van deze roestvaste staalsoorten.

De indeling van de duplex roestvaste staalsoorten is gebaseerd op de 4 meest voorkomende Duplex legeringen. Andere duplex legeringen zijn hiervan afgeleid en kunnen vergeleken worden met deze 4 referentielegeringen.

Figuur 1: Indeling van de Duplexlegering volgens vier referentielegeringen. Naamgeving volgens DIN norm (eerste beschrijving) en in de praktijk veel gebruikte benamingen eronder die verwijzen naar de EN norm.

Microstructuur

Roestvaste Duplex legeringen kenmerken zich door een microstructuur die zowel ferriet als austeniet bevat. Meestal om en bij de 50% ferriet en 50% austeniet. Dit heeft zijn oorzaak in de chemische samenstelling (~24%Cr, ~5%Ni). Chroom is een ferrietpromotor en Nikkel een austenietpromotor zoals in de rubriek LEGERINGSELEMENTEN werd toegelicht. Om te bepalen hoeveel austeniet en hoeveel ferriet er juist in de legering zit kan het Schaeffler diagramma geraadpleegd wordt als een eerste houvast. Hiervoor dient met eerst het Chroom equivalent en het Nikkelequivalent van de legering uit te rekenen aan de hand van de volgende formule:

Ni equivalent : (Ni) + (Co) + 0,5(Mn) + 30(C) + 0,3(Cu) + 25 (N)
Cr equivalent : (Cr) + 2,0(Si) + 1,5(Mo) + 5,5(Al) + 1,75(Nb) + 1,5(Ti)

Hoe groter de coëfficient in de voorgaande vergelijking hoe sterker de werking van het legeringselement. De twee getallen die berekend werden, worden nadien in het Schaeffler Diagram ingevuld. Legering 2304 wordt als voorbeeld gehanteerd. Cr-equivalent = 23+1,5x3=27,5 en Ni-equivalent = 4,5+30x0,03+25x0,15~9,2 (gemiddelde legeringswaarden).

Figuur 2: Schaefller diagram om de structuur te bepalen van een inoxlegering op kamertemperatuur in functie van het Chroom equivalent (X-as) en het Nikkel equivalent (Ni). De Duplex legering 2304 werd als uitgewerkt voorbeeld aan het Schaeffler diagram toegevoegd.

Warmtebehandeling

Het is van groot belang dat het eindstuk (gesmeed of koudvervormd) een juiste eindstructuur heeft. Dit vereist volgende warmtebehandeling.

  1. Oplossingsgloeien op 1000-1200°C (de evenwichtsmicrostructuur bekomen zodanig dat de microstructuur ongeveer 50% austeniet en 50% ferriet bevat.)
  2. Snelafkoelen (afshrikken)

Snel afkoelen is noodzakelijk om volgende reacties niet te laten optreden

  1. Tussen 600 en 900°C: vorming van de sigma-fase en andere metallische verbindingen. Dit zou de structuur bros maken.
  2. Tussen 325-550°C : als het materiaal te lang op deze temperatuur gehouden wordt verbrost de ferrietfase.

Invloed van de legeringselementen

Het belangrijkste legeringselement in de duplex roetvaste staalsoorten is stikstof (N) en wel om volgende redenen:

  1. Stikstof voorkomt dat er een teveel aan ferriet gevormd wordt tijdens het oplossingsgloeien. Ferrietfase die op hoge temperatuur gevormd wordt bevat minder molybdeen en chroom. Waardoor de ferrietfase de zwakke schakel vormt als bescherming tegen corrosie.
  2.  Stikstof verhoogt de sterkte terwijl de lasbaarheid hetzelfde blijft (met koolstof zou de lasbaarheid wel moeilijker zijn).