miniatuur|De spits van het Chrysler Building in New York is van roestvast staal gemaakt miniatuur|De Gateway Arch in St. Louis, Missouri, is deels van roestvast staal gemaakt miniatuur|Het plaatwerk van de DeLorean DMC-12 is van roestvast staal gemaakt Roestvast staal, ook rvs of inoxAfkorting van het Franse woord inoxydable, niet kunnende (oxideren) roesten genoemd, en in de volksmond beter bekend als roestvrij staal, is een verzamelnaam voor een aantal legeringen van hoofdzakelijk ijzer, chroom, nikkel en koolstof. Om van roestvast staal te kunnen spreken, is minimaal 11 tot 12% chroom en maximaal 1,2% koolstof nodig. Verder zijn in veel soorten roestvast staal ook de elementen molybdeen, titanium, mangaan, stikstof en silicium aanwezig.
De benaming roestvrij staal is algemeen ingeburgerd, maar wordt door metallurgen liever niet gebruikt, aangezien de legering onder normale omstandigheden weliswaar beter bestand is tegen roesten, oftewel roestvast is, maar wel degelijk kan roesten.
De oxidehuid van een roestvast materiaal sluit het onderliggende materiaal goed af,What is Stainless Steel? www.nickelinstitute.org Gearchiveerd op 2005-12-31. waardoor in bepaalde gevallen geen verdere roestvorming zal plaatsvinden of deze roestvorming vertraagd wordt. In de praktijk zijn er twee gevallen waarbij RVS toch kan roesten: bij de aanwezigheid van chlorides of bij de verontreiniging van het materiaal door 'gewoon' staal dat wel roest. Dit roesten kan vermeden worden door een correct type RVS te kiezen (geen 304 bij aanwezigheid van halogenen) en het materiaal te behandelen waarbij alle mogelijke verontreinigingen worden verwijderd. Dit is het zogenaamde beitsen, waarbij langs chemische weg alle verontreinigingen worden opgelost en verwijderd.
Geschiedenis Het eerste roestvaste staal werd op 13 augustus 1913 door Harry Brearley in het laboratorium van de scheepswerf Brown-Firth te Sheffield, in het Verenigd Koninkrijk, gegoten, nadat hem in 1912 gevraagd was onderzoek voor de wapenindustrie te doen.
In 1912 ontdekten onafhankelijk van Brearley twee Duitse onderzoekers, beiden werkzaam bij het Krupp-concern, een procedé voor het maken van roestvast staal. Van deze beide mannen, Eduard Maurer*3 november 1886 in Königstein im Taunus; † 21 februari 1969 in Warnemünde en Benno Strauß,*30 januari 1873 in Fürth; † 27 september 1944 in Vorwohle bij Eimen die beiden een octrooi verwierven in het jaar 1918, is bekend, dat de laatstgenoemde wegens zijn joodse afkomst in 1935 bij Krupp werd ontslagen en in 1944 in een nazi-werkkamp ziek werd en overleed.
Ook een Oostenrijker, Max Mauermann,*22 juli 1868 in Tarnowitz, dat sinds 1945 Tarnowskie Góry heet en in Polen ligt; † 1 juli 1929 in Wenen wordt wel als de uitvinder van roestvast staal beschouwd. Hij deed zijn ontdekking ook in 1912 in de fabriek Bleckmann te Mürzzuschlag.
In de Verenigde Staten wordt Elwood Haynes*14 oktober 1857 in Portland, Indiana; † 13 april 1925 in Kokomo, Indiana gezien als de uitvinder van zowel het roestvast staal, de legering stelliet als van de auto. Haynes, oprichter van het bedrijf Haynes International, vroeg zijn octrooi echter pas in 1913 aan.
Soorten roestvast staal Roestvast staal wordt afhankelijk van zijn metallurgische structuur in verschillende families onderverdeeld, te weten de volgende:
Austenitische staaltypen (AISI 200- en 300-serie) Austenitische staaltypen beslaan ongeveer 70% van de totale rvs-productie. zij hebben een maximum percentage van 0,15% koolstof, minimaal 16% chroom en genoeg nikkel of mangaan om de austenitische structuur bij alle temperaturen te behouden. Doordat er geen faseovergang plaatsvindt bij opwarming of afkoeling, zijn zij niet hardbaar door middel van een warmtebehandeling; wel kunnen zij door koudvervorming worden gehard. De meest voorkomende austenitische rvs-soort is type 304, ook bekend als type 18/8 of 18/10 vanwege de aanwezigheid van 18% chroom en nikkel gehalte van 8 tot 10%. Een tweede veelvoorkomende rvs-soort uit de 300-serie is type 316, met een aanwezigheid van 17% chroom en 12% nikkel en 2% molybdeen. Type 316 heeft een betere corrosiebestendigheid dan type 304. Ferritische staaltypen (AISI 400-serie) Ferritische staaltypen zijn geschikt voor toepassingen in een weinig agressief milieu. Ze zijn goed bewerkbaar, maar hebben een lagere corrosiebestendigheid dan de 300-serie door de lagere percentages chroom en nikkel, de corrosiebestendigheid is daarentegen wel beter dan die van de martensitische staalsoorten. Ferritische staalsoorten zijn magnetisch en niet hardbaar door middel van een warmtebehandeling. Martensitische staaltypen (AISI 400-serie) Martensitische staaltypen zijn goed te bewerken met een hoge hardheid en rekgrens, maar met verminderde corrosiebestendigheid. Zij zijn altijd magnetisch en zijn goed te harden door middel van een warmtebehandeling. Dit staal wordt vaak gebruikt waar een hoge hardheid en sterkte, gecombineerd met een redelijke corrosiebestendigheid noodzakelijk is. Een speciale vorm van het martensitische rvs-type is de precipitatie-hardende vorm. Dit type staal wordt gekenmerkt door een zeer goede corrosiebestendigheid, vergelijkbaar met de austenitische soorten, en een hardheid en rekgrens die boven die van de austenitische soorten ligt. Een veelvoorkomend voorbeeld van dit type rvs is 17-4PH, zo genoemd vanwege een percentage van 17% chroom en 4% nikkel. de 'PH' staat voor precipitation hardenable.
{| class="wikitable" style="text-align:center;" ! style="text-align:left;"| Familie ! C ! Cr ! Ni |- | style="text-align:left;" | Austeniet | < 1,2% | 16 - 28% | 3,5 - 36% |- | style="text-align:left;" | Ferriet | < 1,2% | 10,5 - 29% | < 1,5% |- | style="width:8em; text-align:left;" |Martensiet | style="width:4em;" | < 1,2% | style="width:6em;" | 10,5 - 17% | style="width:5em;" | < 6,0%
Normalisatie Industrieel wordt vaak de normalisatie gebruikt van het American Iron and Steel Institute (AISI) en de A240 standaard specificatie van de American Society for Testing and Materials (ASTM). Veel voorkomende Amerikaanse staalsoorten: AISI 304 (= type A2)(1.4301) bestaat uit 18% chroom en 8% nikkel. Deze legering is in zachtgegloeide toestand niet-magnetisch en niet hardbaar, in koudvervormde toestand zwak magnetisch. Minder gevoelig voor uitscheiding van chroomcarbiden tijdens lassen. AISI 316 (= type A4)(EN 1.4401) is een meer corrosiebestendige maar duurdere soort, met 16% chroom en 10% nikkel en 2% molybdeen. Type 316 is beter bestand tegen zoutcorrosie en wordt veel toegepast in de scheikundige industrie. AISI 316L (1.4404) heeft een laag koolstofgehalte ("L" staat voor "low carbon") om een gemakkelijker lasbaar roestvast staal te verkrijgen, en de corrosiegevoeligheid na het lassen te beperken. AISI 316Ti (1.4571) heeft een legering waaraan titaan (vandaar "Ti") is toegevoegd, waardoor het staal lasbaarder wordt. Deze oplossing is technisch vrijwel gelijkwaardig als 316L. Alleen wanneer men architecturale toepassingen beschouwt, moet men rekening houden met een "typisch" slijpbeeld van titaangelegeerde soorten.
In de Europese Unie gelden de EN ("European Norm") standaarden van de EN 10088 serie, ontwikkeld door de Europese Commissie voor Standaardisatie (CEN). Deze serie bestaat uit drie delen: EN 10088-1 (fysische eigenschappen en samenstelling) EN 10088-2 (mechanische eigenschappen van vlakke producten voor algemeen gebruik) EN 10088-3 (mechanische eigenschappen van langwerpige producten voor algemeen gebruik) EN 10088-4 (mechanische eigenschappen van vlakke producten voor constructie) EN 10088-5 (mechanische eigenschappen van langwerpige producten voor constructie)
In de tabel hieronder worden de verschillende normen met elkaar vergeleken. {| class="wikitable sortable" ! Materiaalnr. ! DIN 17006 ! ASTM/AISI Benaming ! UNS Unified numbering system |- |1.4016 || X6Cr17 ||430 || S43000 |- |1.4509 || X2CrTiNb18 ||441 || S44100 |- |1.4510 || X3CrTi17 ||439 ||S43900 |- |1.4512 || X2CrTi12 (oud X6 CrTi 12) ||409 || S40900 |- |1.4520 |X2CrTi17 |430Ti
|1.4521 |X2CrMoTi18-2 |444 |S44400 |- |1.4526 || X6CrMoNb17-1 ||436 || S43600 |- |1.4310 || X10CrNi18-8 (oud X12 CrNi17 7)||301 || S30100 |- |1.4318 || X2CrNiN18-7 || 301LN || |- |1.4305 || X8CrNi18-9 || 303 || S30300 |- |1.4307 || X2CrNi18-9 ||304L || |- |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
Gebruiksvormen
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 warmte-ongevoeligheid tot 400 °C. Voor deze gebruiksvoorwaarden gebruikt men meestal AISI 304 (1.4301) of AISI 302. Het is uitstekend geschikt voor koude deformatie, waarbij de zogenaamde koudversteviging optreedt. Door koudvervorming wordt de legering zwak magnetisch. 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, met identieke eigenschappen als Inox 18/8. {| class="wikitable" ! % Cr||% Ni||AISI/ASTM |- ||18||8||304, 316 |- |18||10||321, 347, 348 |- |18||13||317 |- |23||12||309 |- |25||20||310
Soorten die geschikt zijn voor biomedische toepassingen worden chirurgisch staal genoemd.
RVS A2 en RVS A4 zijn aanduidingen voor roestvaststalen bevestigingsmaterialen, zoals o.a. bouten en moeren. In bovenstaande tabel kom je RVS A2 tegen als RVS304 en RVS A4 als RVS316 (met extra molybdeen). Type A2 is de meest gebruikte variant roestvaststaal, maar is er mogelijk contact met zeewater en chloor, dan kan men beter RVS A4 toepassen.
Eigenschappen Roestvastheid Wanneer het chroom met zuurstof in aanraking komt, vormt het een onzichtbaar laagje chroom(III)oxide (ook genaamd: dichroomtrioxide) of Cr2O3, de oxidehuid. Dit laagje beschermt het onderliggende metaal tegen verdere roestvorming (oxidatie).
Hardheid De hoeveelheid koolstof bepaalt de hardheid van het staal. Een staalsoort met veel koolstof is daardoor moeilijk bewerkbaar.
Magnetisme De magnetische eigenschap van rvs wordt bepaald door de kristalstructuur, dus door de samenstelling van het soort rvs. Roestvaste staalsoorten met tussen 6 en 26% nikkel (de AISI 300-reeks) zijn austenitisch met een kristallijne structuur waarvan het kristalrooster kubisch vlakgecentreerd is. Door dit rooster zijn austenitische soorten niet-magnetisch in geleverde toestand. Nikkel zorgt ervoor dat het staal in zijn austenitische toestand blijft tijdens het afkoelen. Bij sterke koudvervorming verandert de kristalstructuur echter, waardoor wel magnetische eigenschappen optreden bij austenitisch rvs.
In tegenstelling tot de austenitische roestvast staalsoorten zijn ferritische, martensitische en duplex roestvast staalsoorten (zoals AISI 409, AISI 410 en AISI 430) door hun kristalstructuur wel magnetisch.
Vervorming