Eigenschappen van roestvaststaal (RVS)
Roestvaststalen bevestigingsmiddelen verkrijgen hun eigenschappen door de chemische samenstelling en het daaropvolgende productieproces. De mate van corrosiebestendigheid van roestvast staal wordt bereikt door het materiaal te legeren met chroom en nikkel evenals andere elementen.
Omdat het materiaal sterk is gelegeerd, verhoogt koud bewerken (zoals koud trekken van draad gevolgd door koud vormen) over het algemeen de sterkte van het eindproduct. De mate van koud bewerken kan echter variëren binnen het product waardoor de materiaaleigenschappen niet vergelijkbaar zijn met die van volledig geharde, afgekoelde en getemperde producten.
Bevestigingsmiddelen worden voornamelijk vervaardigd uit vier soorten roestvast staal die verder worden onderverdeeld in subgroepen. Hieronder vindt u meer informatie.
Austenitisch roestvast staal
Austenitisch roestvast staal wordt hoofdzakelijk geclassificeerd als chroom-nikkel of chroom-nikkel-molybdeen austenitische typen. De mechanische eigenschappen en sterkte kunnen worden verbeterd door koudvervorming.
De taaiheid van het materiaal neemt af bij koudvervorming. De plasticiteit kan worden verhoogd door koper toe te voegen. Volledige harding door afschrikken en temperen van austenitisch roestvast staal is niet haalbaar, maar materialen kunnen na koud bewerken worden warmtebehandeld om het materiaal te verzachten en de taaiheid te vergroten.
Samenstelling en toepassing
| Basis samenstelling | Type | Voorbeelden | Gebruik | Geschiktheid |
| Chroomnikkel austenitisch | A1 | Machining grade met hoog zwavelgehalte. Lagere corrosiebestendigheid | Niet geschikt voor gebruik met niet-oxiderende zuren en middelen of in chloride-rijke omgevingen. | |
| A2 | AISI 304, 1.4301, X5CrNi18-10 | Meest voorkomende kwaliteit van roestvast staal voor bevestigingsmiddelen. Producten worden voornamelijk koud gevormd, maar kunnen worden bewerkt. | Niet geschikt voor gebruik met niet-oxiderende zuren en middelen of in chloride-rijke omgevingen. | |
| A3 | Vergelijkbaar met A2, maar met een betere weerstand tegen hoge temperaturen. | Niet geschikt voor gebruik met niet-oxiderende zuren en middelen of in chloride-rijke omgevingen. | ||
| Chroomnikkel molybdeen austenitisch | A4 |
AISI 316
1.4404
X5CrNiMo17-12-2
|
Sterk verbeterde corrosiebestendigheid dankzij de toevoeging van molybdeen. Het staat ook bekend als 'zuurbestendig staal'. | Dit staal kan worden gebruikt in maritieme toepassingen of chloride-rijke omgevingen. Er kunnen enkele beperkingen zijn in de bouw- en constructiesector. |
| A5 | Vergelijkbaar met A4, maar met een betere weerstand tegen hoge temperaturen. | Dit staal kan worden gebruikt in maritieme toepassingen of chloride-rijke omgevingen. Er kunnen enkele beperkingen zijn in de bouw- en constructiesector. | ||
| A8 | Het hoge gehalte aan molybdeen zorgt voor een hoge corrosiebestendigheid, inclusief spleetcorrosie, spanningscorrosiescheuren en putcorrosie. | Dit staal kan worden gebruikt in maritieme toepassingen of chloride-rijke omgevingen. Er kunnen enkele beperkingen zijn in de bouw- en constructiesector. |
Ferritisch roestvast staal
Ferritisch roestvast staal wordt beschouwd als een economische keuze als een lagere prestatie en corrosiebestendigheid acceptabel zijn. Ferritisch roestvast staal heeft een beperkte efficiëntie bij koudvervorming in vergelijking met austenitisch staal, maar is magnetisch en daardoor geschikt voor specifieke toepassingen. Gebruik bij temperaturen onder -20°C moet worden vermeden om risico's op falen door lage taaiheid en slagsterkte te voorkomen.
Martensitisch roestvast staal
Martensitisch roestvast staal kan worden gehard door afschrikken en temperen. De prestaties nemen toe met een hoger koolstofgehalte. Martensitische types hebben over het algemeen een lagere corrosiebestendigheid dan austenitische types. Bij temperaturen onder nul kunnen martensitische bevestigingsmiddelen een slechte slagsterkte en taaiheid vertonen. Martensitische producten zijn altijd sterk magnetisch.
Duplex roestvast staal
Duplex (austenitisch-ferritisch) werd oorspronkelijk uitgevonden in de jaren 1930 en bevat een mix van typisch 40% ferriet- en 60% austenietkorrels. In vergelijking met austenitische typen hebben duplex staalsoorten een verbeterde relatieve weerstand tegen spanningscorrosie en putcorrosie. Oplossingsgegloeid duplex staal heeft ook een hogere sterkte dan austenitisch staal. Dit kan verder worden koudvervormd, maar ten koste van de taaiheid.
| Kwaliteit | Type | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo | DIN | AISI |
| A1 | Austenitic | 0.12 | 2 | 0.2 | 0.15 - 0.35 | 1 | 17 - 19 | 8 - 10 | 0.6 | 1.4305 | 303 |
| A2 | Austenitic | 0.08 | 2 | 0.04 | 0.03 | 1 | 17 - 20 | 8 - 13 |
1.4301 1.4541 |
304 321 |
|
| A4 | Austenitic | 0.08 | 2 | 0.04 | 0.03 | 1 | 16 - 18.5 | 10 - 14 | 2 - 3 | 1.4401 1.4571 | 316 316 Ti |
| 410 | Marstenitic | 0.15 | 1 | 0.04 | 0.03 | 0.5 | 11.5 - 13 | 1.4006 | 410 | ||
| 430 | Ferritic | 0.12 | 1 | 0.04 | 0.03 | 1 | 16 - 18 | 0.75 | 430 |
Corrosie
De corrosieweerstand van roestvast staal wordt niet alleen bepaald door de chemische samenstelling, maar wordt ook sterk beïnvloed door de oppervlakteconditie van de bevestigingsmiddelen, zoals passivering en oppervlakteruwheid. Of corrosie optreedt, hangt af van talrijke factoren, waaronder het bevestigingsmiddel zelf, de mechanische spanningen op het onderdeel, de omgeving (inclusief temperatuur) en mogelijke galvanische reacties bij contact met verschillende materialen.
In oxiderende en chloride-rijke omgevingen zijn extra voorzorgsmaatregelen nodig bij het gebruik van roestvast staal om chloride-spanningscorrosie te voorkomen. Daarom is het gebruik van roestvast staal in de bouw en constructie gereguleerd en gedefinieerd. Sterke chloriden kunnen putcorrosie veroorzaken in het roestvast staal.
Bij gebruik van roestvaststalen bevestigingsmiddelen in toepassingen waar ze verbonden worden met verschillende materialen, moet galvanische of bimetaalcorrosie in overweging worden genomen. Dit kan een elektronenstroom veroorzaken van het edele materiaal naar het minder edele, dat een anode wordt en sneller begint te corroderen.
De snelheid van galvanische corrosie is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder temperatuur, het type gebruikte materialen en de vochtigheid/media waarin de toepassing zich bevindt. In sommige gevallen kunnen deeltjes van staal op het oppervlak van roestvast staal terechtkomen, wat corrosie van de roestvaststalen onderdelen kan veroorzaken. Dit kan zowel door galvanische reacties als door verontreiniging ontstaan.
Blootstelling aan hogere temperaturen kan ook leiden tot versnelde corrosie. Hoge temperaturen kunnen schaalvorming veroorzaken, wat leidt tot galvanische corrosie en zelfs tijdelijk de beschermende oxidelaag verwijderen, waardoor corrosie kan optreden.
Tempratuur
Door de toevoeging van legeringselementen zoals chroom en nikkel overtreft het temperatuurbereik van roestvast staal dat van gewoon koolstofstaal. Vooral austenitische roestvaststalen materialen kunnen worden gebruikt in toepassingen onder het vriespunt. Gebruik van roestvast staal bij hogere temperaturen kan echter nadelige effecten hebben op de corrosieweerstand.
| Type roestvaststaal | Kwaliteit | Minimum | Maximum |
| Austenitisch | A1, A2, A3, A4, A5, A8 | -196°C | +300°C |
| Martensitisch | C1, C3, C4 | -40°C | +230°C |
| Ferritisch | F1 | -20°C | +250°C |
| Duplex | D2, D4, D6, D8 | -40°C | +280°C |
Kleefslijtage
Kleefslijtage, ook wel koude lasvorming genoemd, is een van de meest voorkomende problemen bij het aandraaien van roestvaststalen bevestigingsmiddelen. Dit kan resulteren in vastgelopen bouten, gebroken bevestigingsmiddelen, beschadigde schroefdraad of verzwakte verbindingen. Kleefslijtage treedt op wanneer de beschermende oxidelaag van de schroefdraadoppervlakken wordt verwijderd tijdens het aandraaien, waardoor de asperities (oneffenheden) aan elkaar lassen.
Ontwerpoverwegingen om kleefslijtage te verminderen:
- Lagere installatiesnelheden: Verminderen de kans op kleefslijtage door de lokale wrijvingsenergie te verlagen.
- Smeren of coaten: Roestvaststalen producten smeren of coaten vermindert het risico op kleefslijtage door een tussenlaag te bieden. Bepaalde smeermiddelen of coatings kunnen echter beperkt zijn bij gebruik met drinkwater, in gevoelige omgevingen of bij voedselbereiding.
- Hardere materialen: Minder gevoelig voor kleefslijtage dan ductiele materialen of materialen met een lage koudvervormingscapaciteit. Kies daarom parende materialen met een verschillende hardheid, bij voorkeur meer dan 50 Brinell verschil.
- Oppervlaktecondities: Grof bewerkte oppervlakken hebben een grotere kans op kleefslijtage dan koudgewalste oppervlakken. Walsen zorgt niet alleen voor een gladder en uniformer oppervlak, maar verhardt ook het materiaal, waardoor de hardheid toeneemt.
- Grof schroefdraad: Gebruik een grof schroefdraad met voldoende speling in plaats van fijn schroefdraad.
- Minimale oppervlaktedruk: Vermindert het risico op kleefslijtage. Dit kan worden bereikt door geschikte paring tussen bout en moer te garanderen en juiste toleranties toe te passen, zodat maximale contactoppervlakte en minimale hoge lokale contactdruk worden geboden.
