Roestvast staal, ook RVS of inox genoemd en in de volksmond beter bekend als roestvrij staal, is een legering van hoofdzakelijk ijzer,chroomnikkel 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 molybdeentitaniummangaanstikstof 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.

AISI 304, 316, 316L en 316Ti

Industrieel gebruikt men veelal de Amerikaanse normalisatie:

  • AISI 304 (1.4301) bestaat uit 18% chroom en 8% nikkel. Deze legering is niet magnetisch en niet hardbaar.
  • 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 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.


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, 8% nikkel bestaat. Deze legering heeft een mechanische treksterkte van 600 N/mm² en een hardheid van 175–200 HB. Het is een veelgebruikt staal vanwege zijn goede warmteongevoeligheid tot 400°C. Dit staal staat ook bekend als AISI 304 (1.4301) of AISI 302. Het is uitstekend geschikt voor koude deformatie, waarbij de zgn. koudeversteviging optreedt. De lasbaarheid is zeer goed. Het is een austenitisch corrosievast chroomnikkelstaal.
  • inox 18/10. Dit geeft aan dat de legering uit 18% chroom en 10% nikkel bestaat.
% 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

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
1.4307 X2CrNi18-9 304L S30403
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 dichroomtrioxide (Cr2O3), de oxidehuid. Dit laagje beschermt het onderliggende metaal tegen verdere roestvorming (oxidatie). Bovendien herstelt het zichzelf wanneer het beschadigd wordt.


Hard

De hoeveelheid koolstof bepaalt de hardheid van het staal. Een staalsoort met veel koolstof is daardoor moeilijk bewerkbaar.


Niet-magnetisch

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.


Gevoeligheid voor chloor

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.


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

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.

Materiaalnr.?DIN 17006?ASTM

AISI Benaming

?
UNS?Trekspanning

Rm in N/mm²

?
Rekgrens

Rp0,2 in N/mm²

?
Rek na breken

A in %

?
1.4000 X6Cr13 400..600 250…270 18…20
1.4016 X6Cr17 430 S43000 400..600 250…270 18…20
1.4028 X30Cr13 < 780
1.4116 X45CrMoV15 < 900
1.4310 X10CrNi18-8 (Oud X12 CrNi17 7) 301 S30100 500..740 195…205 35…40
1.4318 X2CrNiN18-7 301LN
1.4307 X2CrNi18-9 304L S30403
1.4306 X2CrNi19-11 304L S30403
1.4311 X2CrNiN18-10 304LN S30453
1.4301 X5CrNi18-10 304 S30400
1.4303 X4CrNi18-12 (alt X5 CrNi18 12) 305 S30500
1.4404 X2CrNiMo17-12-2 316L S31603
1.4401 X5CrNiMo17-12-2 316 S31600 500..740 195…205 35…40
1.4406 X2CrNiMoN17-11-2 316LN S31653
1.4429 X2CrNiMoN17-13-3 316LN S31653
1.4438 X2CrNiMo18-15-4 317L S31703
1.4432 X2CrNiMo17-12-3 316L S31603
1.4435 X2CrNiMo18-14-3 316L S31603
1.4436 X3CrNiMo17-13-3 316 S31600
1.4509 X2CrTiNb18 441 S44100
1.4510 X3CrTi17 439
1.4512 X2CrTi12 (alt X6 CrTi 12) 409 S40900
1.4526 X6CrMoNb17-1 436 S43600
1.4539 X1NiCrMoCu25-20-5 904L N08904
1.4541 X6CrNiTi18-10 321 S32100 500..740 195…205 35…40
1.4547 X1CrNiMoCuN20-18-7 S31254
1.4571 X6CrNiMoTi17-12-2 316Ti S31635
1.4878 X10CrNiTi18-10 (alt X12 CrNiTi18 9) 321H S32109
1.4948 X6CrNi18-11 304H S30409


Drie families

Roestvast staal wordt afhankelijk van zijn metallurgische structuur in families onderverdeeld.

  • Martensitische staaltypen indien een hoge hardheid is vereist, bv. voor messen, schoepen en assen. Een voorbeeld van martensitisch staal is staal met AISI-nummer 431 of 440 A, B en C.
  • Ferritische staaltypen zijn geschikt voor toepassingen in een weinig agressief milieu.
  • Austenitische staaltypen zijn uitstekend geschikt voor koude deformatie en zijn zeer goed lasbaar.
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%


Roestvrij versus roestvast

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.


Normen

  • AISI (American Iron and Steel Institute)
  • ASTM A240 (American Society for Testing and Materials)
  • Europese norm EN 10088:
  • EN 10088-1 (samenstelling, fysische eigenschappen)
  • EN 10088-2 (vlakke producten, mechanische eigenschappen)
  • EN 10088-3 (lange producten, mechanische eigenschappen)
  • ISO 3506 standaard voor bevestigingsmiddelen uit roestvast staal


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 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.


Trivia

  • De auto De Lorean DMC-12 heeft een roestvast stalen carrosserie.
  • Het dak van de Chrysler Building te New York werd bij de bouw tijdens de late jaren twintig van roestvast stalen bekleding voorzien. Na bijna 80 jaar ziet het er nagenoeg zonder verdere behandeling nog piekfijn uit.
  • Veel bestek en ander keukengerei wordt uit roestvast staal vervaardigd.
  • Het atomium in Brussel is recent bekleed met een roestvaste bekleding.


Bronnen


Externe links