NL | FR

banner

Hier publiceren naar  inoxgebruikers?

Mail naar info@inoxexpert.be

 

Algemene Bespreking

De algemene bespreking van deze roestvaste staalsoort begint bij het fasediagram. Dit diagam verduidelijkt welke fase stabiel is bij een welbepaalde temperatuur en voor een bepaalde hoeveelheid legeringselementen. De hele website is opgebouwd vanuit het onderscheid in microstructuur. Dit is niet toevallig omdat een verschillende microsctructuur een duidelijke invloed heeft op de eigenschappen en bijgevolg ook op het toepassingsgebied. Ter verduidelijking van het fasediagram worden snel even de symbolen verduidelijkt. g staat voor het gebied waarin de austenitische fase stabiel is, a voor het gebied waar de ferritische fase stabiel is. g+a staat voor een tweefasig gebied waar de microstructuur dus gedeeltelijk ferritisch en gedeeltelijk austenitisch is. Het grote van het g of a gebied hangt af van de legering.

FeCr

Het moge duidelijk zijn dat de martenistische structuur geen deel uitmaakt van dit fasediagram. De martensitische microstructuur is dan ook geen evenwichtstoestand van het materiaal maar een toestand die slechts optreedt bij een welbepaalde warmtebehandeling. Een schematische voorstelling van de warmtebehandeling is weergegeven in de volgende figuur:

Tcyclus

Austenitiseren: De legering opwarmen tot in de zone waarin de g fase stabiel is. Dit moet zeker hoog genoeg zijn om alle koolstof homogeen op te lossen.

Afschrikken: Het opgewarmd staal snel afschrikken (dit kan in water of in olie) tot een temperatuur waar het austeniet wordt omgezet in martensiet. Indien de afkoeling te traag verloopt zal er geen martensiet maar wel gewoon ferriet gevormd worden zoals wordt voorspeld door het fasediagram.

Temperen: Martensiet is een zeer harde maar ook een zeer brosse structuur (Vickers hardheid boven 550HV) . Om de structuur te verzachten en een zekere ductiliteit mee te geven wordt het materiaal getemperd. De temperatuur van temperen kan vrij gekozen worden. Enkele bemerkingen betreffende de temperingtemperatuur zijn:

200-300°C
Laagst mogelijke temperingstemperatuur leidt tot een roestvast staal met een hoge hardheid (HV~450-500 Vickers) en een hoge vloeigrens met een aanvaardbare ductiliteit
400-500°C
Dit temperatuursgebied is te mijden wegens het ontchormen van het staal wat leidt tot slechte corrosiebestendigheid en een slechte ductiliteit!
>550°C
Hoge ductiliteit, waarbij er onvermijdelijk ingeboet wordt aan sterkte en hardheid

Graag wordt nogmaals gewezen op de algemeenheid van de voorgaande bespreking. Het moge duidelijk zijn dat elk legeringselement de eigenschappen op een specifieke manier zal beïnvloeden. We verwijzen dan ook graag naar de rubriek LEGERINGSELEMENTEN waar de invloed van legeringselementen in het algemeen alsook in het bijzonder voor de martensitische legeringsklassen wordt toegelicht.

Koolstof wordt hier afzonderlijk nog even opgepikt omdat dit element een belangrijke invloed heeft op de de belangrijkste eigenschap voor de martensitische roestvaste staalsoorten: de sterkte!. Een hoger percentage gelegeerd koolstof leidt tot een hogere sterkte, een hogere hardheid maar ook een lagere taaiheid (is dus brosser). Een hoog percentage koolstof maakt de bewerkbaarheid (draaien, frezen en lassen) van de legering moeilijk tot onmogelijk.

Een ander dilemma is de corrosieweerstand. Hoe meer gelegeerd chroom hoe groter de weerstand tegen corrosie. Men kan suggereren dat een martensitische legering geproduceerd kan worden met een uiterst hoog chroom gehalte en weinig koolstof. Dit zou ideaal zijn voor bijvoorbeeld messenslijpers of matrijzenbouwers daar ze een hoge corrosiebescherming in een harde inoxlegering kunnen verwerken. Dit gaat echter niet op want hoe meer er aan het inox wordt toegevoegd hoe meer koolstof er nodig is. Indien er te weinig koolstof aanwezig is zal er geen gebied meer zijn rond 1100°C waar de g fase (=austenietfase) stabiel is (zie fasediagramma). Dit maakt de martensitische transformatie onmogelijk. Bijgevolg zou deze legering niets meer zijn dan een gewoon ferritische roestvaste staalsoort!

Dit laatste probleem kan dan weer omzeild worden door een hoog chroom gehalte te combineren met wat gelegeerd nikkel (~4%). Nikkel is een austenietpromotor en zal er voor zorgen dat de martenistische transformatie toch zal optreden bij een lage hoeveelheid koolstof. Dit komt ook de bewerkbaarheid van de legering ten goede. Voorbeelden van deze legering vind je onder de rubriek nomenclatuur onderaan de tabel. Deze legeringen vinden hun toepassingen in hydraulische turbines en bij algemene engineering toepassingen waar sterkte en ductilitiet dienen hand in hand te gaan.