Roestvast staal, ook RVS of inox genoemd en in de volksmond beter bekend als roestvrij staal, is een legering van hoofdzakelijk ijzer,chroom, nikkel en koolstof. Om van roestvast staal te kunnen spreken, is minimaal 10,5% chroom en maximaal 1,2% koolstof nodig. Verder zijn in veel soorten roestvast staal ook de elementen molybdeen, titanium, mangaan, stikstof en silicium terug te vinden.
Het eerste roestvaste staal werd op 13 augustus 1913 door Harry Brearley in het laboratorium Brown-Firth gegoten, nadat hem in 1912gevraagd was onderzoek voor de wapenindustrie te doen.
Industrieel gebruikt men veelal de Amerikaanse normalisatie:
Op gebruiksvoorwerpen uit roestvast staal vindt men dikwijls een vermelding als:
% Cr | % Ni | AISI/ASTM |
18 | 8 | 304, 316 |
18 | 10 | 321, 347, 348 |
18 | 13 | 317 |
23 | 12 | 309 |
25 | 20 | 310 |
Wanneer het chroom met zuurstof in aanraking komt, vormt het een onzichtbaar laagje dichroomtrioxide (Cr2O3), de oxidehuid. Dit laagje beschermt het onderliggende metaal tegen verdere roestvorming (oxidatie). Bovendien herstelt het zichzelf wanneer het beschadigd wordt.
De hoeveelheid koolstof bepaalt de hardheid van het staal. Een staalsoort met veel koolstof is daardoor moeilijk bewerkbaar.
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 in het hele temperatuurbereik, van heel lage tot heel hoge temperaturen. Nikkel zorgt er voor dat het staal in zijn austenitische toestand blijft tijdens het afkoelen. De overige elementen verhogen de corrosieweerstand en bewerkbaarheid van het staal.
AISI 430, AISI 410 en AISI 409 (de 400-reeks) alsook duplex roestvaste staalsoorten zijn daarentegen wel magnetisch.
Roestvaste staalsoorten zijn zeer gevoelig voor chloor. Stadswater, zwembadwater, bleekwater (NaOCl), zoutzuur (HCl) en ijzertrichloride (Fe2Cl3) 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 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.
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
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 plastisch vervormd.
Roestvast staal wordt afhankelijk van zijn metallurgische structuur in families onderverdeeld.
Familie | C | Cr | Ni |
Martensiet | < 1,2% | 10,5 - 17% | < 6,0% |
Ferriet | < 1,2% | 10,5 - 29% | < 1,5% |
Austeniet | < 1,2% | 16 - 28% | 3,5 - 36% |
De benaming roestvrij die in algemeen taalgebruik zeer gewoon is, wordt in de vaktaal van metallurgen niet gebruikt.[bron?] Roestvrij staal zal wel degelijk roesten. Deze oxidehuid kan echter afsluitend zijn,[1] waardoor in bepaalde gevallen geen verdere roestvorming zal plaatsvinden of deze roestvormig erg vertraagd zal worden. In omstandigheden die hardnekkig genoeg zijn, of bij beschadiging van de beschermende oxidehuid, kan de roestvorming plaatselijk extra snel plaatsvinden. Dit wordt o.a. veroorzaakt door chloriden of andere metalen die zich nestelen in het oppervlak. Dit is ook de reden, waarom bij het bewerken van RVS geen stalen gereedschappen gebruikt mogen worden. Praktischer is echter om na het verwerken, het RVS te behandelen waarbij alle mogelijke verontreinigingen worden verwijderd. Dit is het zogenaamde beitsen, waarbij langs chemische weg alle verontreinigingen worden opgelost en verwijderd.
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 laag dichroomtrioxide (Cr2O3) het metaal. Deze laag wordt in stand gehouden, door een bijzondere eigenschap van roestvast staal. Als namelijk het metaaloppervlak wordt beschadigd, dan zal als regel de passieve laag vrij snel herstellen als er voldoende zuurstof voorhanden is. Er zijn echter omstandigheden, waarbij dit herstel nietplaatsvindt. Door diverse bewerkingen wordt namelijk het evenwicht dusdanig verstoord , dat de passieve toestand verdwijnt en er een actieve laag ontstaat. Dit kan optreden bij bewerkingen als lassen, buigen of verspanen, waardoor zuurstofarme plaatsen ontstaan en herstel uitblijft. Hierdoor verdwijnen de roestvaste eigenschappen en kan bij blootstelling aan gassen of vloeistoffen corrosie optreden.
Om dit euvel tegen te gaan, is er een methode ontwikkeld, waarbij de ontstane actieve laag weer wordt omgezet naar een passieve laag. Het is hierbij meestal gewenst de bewerkte producten te ontvetten en daarna te beitsen met een mengsel van salpeterzuur (HNO3) en fluorzuur (HF),om verontreinigingen van het metaaloppervlak te verwijderen. Dit kan nodig zijn bij gelaste oppervlakken en bij gedraaide voorwerpen waarbij een koelvloeistof wordt gebruikt.
Het eigenlijke passiveren geschiedt door een behandeling in een bad met salpeterzuur, waardoor de passieve toestand terugkeert door herstel van het laagje chroomoxide. Door deze behandeling krijgt het onderliggende metaal zijn oorspronkelijke corrosiebescherming terug.