Staal, een term die eigenlijk een gehele familie van metaallegeringen beschrijft, is een veelzijdige en veel voorkomende metaalsoort met een grote verscheidenheid aan toepassingen en gebruiksmogelijkheden.
Er zijn vele kwaliteiten, maar de meeste staalsoorten vallen in twee grote categorieën: de koolstofstalen en de roestvrije staalsoorten. Hoewel ze dezelfde basissamenstelling van ijzer en koolstof hebben, hebben de staalsoorten vaak verschillende legeringselementen.
Koolstofstaal heeft meestal een chroomgehalte van minder dan 10,5%, maar het staal moet minstens 10,5% chroom hebben om als roestvrij te worden beschouwd.
Deze verschillen geven elk type staal respectievelijk zijn eigenschappen.
Roestvrij staal
Roestvrij staal verwijst naar een type staal dat wordt gedefinieerd door de toevoeging van chroom en bepaalde andere legeringselementen zoals nikkel. Het wordt soms roestvrij staal genoemd omdat het ontworpen is om zichzelf tegen oxidatie te beschermen en daarom “roestbestendig” is.
Wanneer het aan zuurstof wordt blootgesteld, oxideert ijzer, waardoor het roest, maar chroom kan aan zuurstof worden blootgesteld zonder dit proces te ondergaan.
Roestvrij staal heeft daarom een beschermende chroomlaag die een barrière vormt tussen zuurstof in de omgeving en het ijzer in het metaal. Hierdoor is
het bestand tegen corrosie of roest en wordt het “roestvrij”.
Typen roestvrij staal
De verschillende chroomgehaltes in roestvrij staal geven het verschillende eigenschappen, waarbij een lager chroomgehalte over het algemeen een goedkoper maar minder duurzaam staal oplevert. Er zijn verschillende soorten roestvrij staal, waaronder de volgende:
- Austenitisch, het meest voorkomende type roestvrij staal, met een lage vloeigrens maar een hoge corrosie- en hittebestendigheid, veel gebruikt in huishoudelijke artikelen, industriële leidingen en vaten, de bouw en architectonische gevels – het is de grootste familie van roestvrij staal en is goed voor ongeveer twee derde van alle productie van roestvrij staal.
- Ferritisch, een vorm van staal die over het algemeen geen nikkel bevat en vaak beter bestand is tegen corrosie, hitte en scheuren dan de meer gangbare soorten, en vaak wordt gebruikt in wasmachines, boilers en interieurarchitectuur.
- Martensitisch, dat meestal magnetisch is en minder corrosiebestendig dan andere roestvrije staalsoorten vanwege het lage chroomgehalte – deze staalsoorten zijn zeer hard en sterk en worden gebruikt om messen en turbineschoepen te maken
- strong>Duplex, een composiet van austenitisch en ferritisch staal, waardoor het zowel sterk als flexibel is, met tweemaal de vloeigrens van austenitisch roestvast staal, gebruikt in de papier-, pulp-, scheepsbouw- en petrochemische industrie.
- De Precipitatie, die dezelfde corrosiebestendigheid heeft als austenitische metalen, maar gehard kan worden tot hogere sterktes, en dus extreem taai kan worden gemaakt wanneer andere elementen zoals aluminium, koper en niobium worden toegevoegd.
Voordelen
- ✅ Corrosiewerende eigenschappen
- ✅ Bestand tegen hoge en lage temperaturen
- ✅/li>
- ✅ Verkrijgbaar in een grote verscheidenheid aan types
- ✅ Sterk en zeer duurzaam
- ✅ Weinig onderhoud en gemakkelijk schoon te maken
- ✅ Langdurig, met relatief lage kosten gedurende de levensduur.
- ✅ Kan een speciale afwerking krijgen als een aantrekkelijk cosmetisch uiterlijk gewenst is, en tast niet gemakkelijk aan.
- ✅ Milieuvriendelijk en recycleerbaar.
Nadelen
- Hoge kosten, vooral in het begin
- Kan een moeilijk te verwerken metaal zijn, vooral als u niet over hoogtechnologische machines en technieken beschikt.
- Kan vaak resulteren in afval en kostbaar herwerk.
Toepassingen van roestvrij staal
Roestvrij staal heeft een breed scala aan industriële toepassingen, afhankelijk van het gebruikte type staal. Roestvrij staal werd voor het eerst gebruikt in de auto-industrie door Ford in de jaren 1930.
Sindsdien is het gebruikt in auto’s voor uitlaatsystemen, roosters, trim en structurele componenten. Dit gebruik strekt zich uit tot de vliegtuigbouw, waar het wordt gebruikt in vliegtuigframes, straalmotoren en landingsgestellen.
Zijn corrosiebestendigheid, fminder onderhoud en reinigingsgemak maken het nuttig voor transport en interactie met chemicaliën, en het wordt vaak gebruikt in schone en steriele omgevingen. Als gevolg daarvan is medische technologie ook een vrij algemeen gebruik.
De sterkte, taaiheid en flexibiliteit van sommige roestvrije staalsoorten maken het een veel voorkomende eigenschap in de architectuur, een eigenschap die wordt geholpen door zijn esthetische kenmerken en aantrekkelijke afwerking. Roestvrij staal wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt in de Eurostar Terminal in Londen en de Helix Bridge in Singapore.
Een van de meest voorkomende dagelijkse toepassingen van roestvrij staal is in de voedsel- en cateringindustrie, waar het wordt gebruikt om keukengerei, bestek, keukenaccessoires en apparaten te maken.
Gereedschap zoals messen wordt gemaakt van de minder buigzame soorten roestvrij staal, terwijl de meer buigzame soorten worden gebruikt voor grills, ovens, pannen en gootstenen.
Koolstofstaal
Koolstofstaal daarentegen bevat veel minder chroom en is meer een koolstof-ijzerlegering met slechts enkele andere materialen, als die er al zijn, in de samenstelling. Daarom kan
het worden aangeduid als een “laaggelegeerd” staal.
Roestvrij staal en koolstofstaal hebben beide deze basissamenstelling, maar koolstofstaal kan worden gedefinieerd aan de hand van het koolstofgehalte. Dit is normaal ongeveer 2 tot 2,5%, maar varieert vaak. Hoewel koolstofstaal gevoelig is voor roestvorming, in tegenstelling tot roestvrij staal, is het vaak goedkoper en heeft het zijn eigen mechanische eigenschappen die variëren naar gelang het koolstofgehalte.
Lage koolstofstalen zijn zwakker en zachter, maar kunnen gemakkelijk worden bewerkt en gelast, terwijl staal met een hoog koolstofgehalte sterker is, maar aanzienlijk moeilijker te bewerken.
Soorten koolstofstaal
Het bepalende element van elke koolstofstaallegering is het koolstofgehalte, en zo worden de verschillende soorten koolstofstaal ingedeeld en gecategoriseerd.
- Laag koolstofstaal: de meest voorkomende vorm van koolstofstaal, met een koolstofgehalte minder dan 0,25% – ze zijn over het algemeen relatief zwakker en zachter, maar gemakkelijker te lassen en kneedbaarder, en worden daarom vaak gebruikt voor goedkope bewerkingen en lassen.
- Medium koolstofstaal: Met een koolstofgehalte van 0,25-0,6% en een mangaangehalte van 0,6-1,65% kunnen deze metalen worden verbeterd door warmtebehandeling, hoewel dit alleen kan worden uitgevoerd op zeer dunne secties, tenzij extra legeringselementen worden toegevoegd – deze staalsoorten zijn sterker maar minder kneedbaar dan koolstofarme staalsoorten.
- Hoogkoolstofstaal: Dit is het hardste en sterkste koolstofstaal, met de laagste ductiliteit, zeer slijtvast en bijna altijd afgeschrikt en getemperd – ze hebben doorgaans een koolstofgehalte van 0,6 tot 1,25% en een mangaangehalte van 0,3 tot 0,9%.
Voordelen
- ✅ Verhoogde sterkte
- ✅ Minder duur dan roestvrij staal
- ✅ Slijtvast
- ✅ Duurzaam en slagvast
- ✅ Veilig om te hanteren en mee te werken in vergelijking met andere metalen
- ✅ Milieuvriendelijk en gemakkelijk te recyclen
./li>
Nadelen
- Stevig en soms moeilijk om mee te werken
- Breekbaar, moeilijk te buigen of te gieten
- /li>
- Gevoeliger voor roest en corrosie
- Minder aantrekkelijk uiterlijk, bereikt niet de afwerking van roestvrij staal.
Toepassingen
De verschillende soorten koolstofstaal zijn toepasbaar in een groot aantal industrieën en sectoren.
- Laag koolstofstaal kan worden gebruikt in carrosserieonderdelen van auto’s, buizen, bouw- en brugonderdelen en blikjes.
- Medium koolstofstaal is nuttig voor spoorrails, treinwielen, krukassen, tandwielen en machineonderdelen die een hogere sterkte en taaiheid vereisen.
- Op dezelfde manier wordt hoog koolstofstaal gebruikt in keukenmessen, snijgereedschap, veren, hoogsterkte draad en matrijzen vanwege de hardheid.