14-04-2026
Definitie van roestvrij staal
Roestvast staal is een algemene naam voor roestvaste en zuurbestendige staalsoorten.
Roestvrij staal: Een staal dat niet corrodeert in licht corrosieve omgevingen zoals de atmosfeer en zoet water.
Zuurbestendig staal: Staal dat bestand is tegen corrosie in agressieve corrosieve omgevingen zoals zuren, logen, zouten en zeewater.
Roestvrij staal classificatie
De kwaliteiten, chemische samenstelling en eigenschappen van roestvrij staal zijn gevarieerd. De meest gebruikelijke classificatiemethoden zijn voornamelijk gebaseerd op de chemische basissamenstelling, de microstructuur van het staal en een combinatie van beide.
1. Classificatie op basis van de belangrijkste chemische samenstelling
De meest voorkomende is de verdeling van roestvrij staal op basis van chemische elementen in twee hoofdgroepen: chroom- en chroom-nikkelroestvrij staal.
(1).Chroom
Als het belangrijkste legeringselement in een ander staal dan ijzer chroom is, wordt het roestvrij staal chroomroestvrij staal genoemd.
(2). Chroom-nikkel
Als de belangrijkste legeringselementen in staal, naast ijzer, chroom en nikkel zijn, wordt dergelijk roestvrij staal chroom-nikkel roestvrij staal genoemd.
2. Classificatie volgens stalen microstructuur
De microstructuur van staal verwijst naar de kenmerken van de kristallijne structuur en microstructuur van staal. Op basis van hun microstructuur worden roestvast staal hoofdzakelijk onderverdeeld in vijf categorieën: ferritisch, austenitisch, martensitisch, duplex (tweefasig) en precipitatiehardend roestvast staal.
(1). Ferritisch roestvrij staal
Ferritisch roestvrij staal is een staalsoort met een kubisch kristalrooster in het lichaam, een koolstofgehalte van ≤ 0,20% en een chroomgehalte van 10,5%–32%, waardoor een ferritische structuur behouden blijft bij zowel hoge als kamertemperatuur. Dit type roestvrij staal wordt niet gehard door een warmtebehandeling.
Afhankelijk van het chroomgehalte worden ferritische roestvaste staalsoorten onderverdeeld in laag chroom (chroomgehalte 10,5%–15,0%), medium chroom (chroomgehalte 16%–22%) en hoog chroom (chroomgehalte 23%–32%). Ferritisch roestvast staal is een van de drie hoofdklassen roestvast staal, die aan het begin van de 20e eeuw vrijwel gelijktijdig met martensitisch en austenitisch staal verscheen. In termen van productievolume komt ferritisch roestvrij staal op de tweede plaats na chroom-nikkel austenitisch staal: in de mondiale productie van roestvrij staal bedraagt het aandeel ferritisch staal gewoonlijk ongeveer 30%. Ferritisch roestvast staal wordt gekenmerkt door hoge productievolumes, een breed scala aan toepassingen en uitstekende allround eigenschappen in dunne secties. Omdat dergelijke staalsoorten geen nikkel bevatten of slechts bepaalde soorten een kleine hoeveelheid nikkel bevatten, zijn hun kosten en prijs relatief laag, waardoor ze de belangrijkste klasse van roestvrij staal zijn die spaarzaam gelegeerd zijn met nikkel.
Tot de jaren vijftig en zestig hadden traditionele ferritische roestvaste staalsoorten, gesmolten in vlamboogovens zonder secundaire raffinage, normale niveaus van koolstof en stikstof, waarvan de verdere reductie uiterst moeilijk was. Sinds de jaren zestig hebben de technologische vooruitgang in de productie van roestvrij staal en het gebruik van secundaire raffinageprocessen zoals AOD en VOD geleid tot de ontwikkeling van moderne ferritische roestvrij staalsoorten met een laag en ultralaag koolstof- en stikstofgehalte, die een aantal van de nadelen van traditionele ferritische staalsoorten grotendeels hebben overwonnen en met succes hebben aangepakt. Hun productie is toegenomen en hun reikwijdte breidt zich voortdurend uit.
(2). Austenitisch roestvrij staal
Austenitisch roestvast staal behoudt zijn austenitische structuur bij zowel hoge als kamertemperatuur zonder structurele transformaties te ondergaan. Daarom verwijst austenitisch roestvrij staal ook naar staalsoorten die niet kunnen worden versterkt door warmtebehandeling. Vanwege de neiging tot verharding (verharding) kan de sterkte echter worden vergroot door koude plastische vervorming. De lage sterkte van dergelijke staalsoorten in afgeschrikte toestand werd ooit beschouwd als een van de belangrijkste nadelen van austenitische roestvaste staalsoorten.
Om het probleem van intergranulaire corrosie in de gesensibiliseerde toestand aan te pakken en de corrosieweerstand te verbeteren, zijn austenitische roestvaste staalsoorten met ultralaag koolstofgehalte ontwikkeld, die doorgaans een koolstofgehalte van ≤ 0,03% hebben. Naarmate de corrosieweerstand toeneemt, neemt de sterkte van dergelijk staal enigszins af. Sinds de jaren zeventig zijn austenitische roestvaste staalsoorten verkrijgbaar met een gecontroleerd stikstofgehalte (reststikstofgehalte in het staal binnen standaardlimieten, bijv. [N] ≤ 0,10% of [N] ≤ 0,12%) of met stikstof gelegeerd (maximale hoeveelheid stikstof die bij atmosferische druk in het staal kan worden ingebracht, bijv. ≤ 0,40% of ≤ 0,40%) 0,50%), waardoor een voldoende hoge sterkte kan worden bereikt dankzij versterking van de vaste oplossing met stikstof. En austenitisch roestvast staal met een hoog stikstofgehalte, geproduceerd door stikstofinjectie onder hoge druk (de hoeveelheid stikstof die onder druk wordt ingebracht, d.w.z. [N] > 0,4% of ≥ 0,5%), heeft een extreem hoge sterkte en een uitstekende breuktaaiheid. De combinatie van versterking van een vaste stikstofoplossing en spanningsharding heeft ervoor gezorgd dat sommige austenitische roestvaste staalsoorten in de categorie van hoge sterkte roestvast staal terecht zijn gekomen.
Chroom-nikkel austenitisch roestvrij staal, een van de vijf bestaande hoofdklassen van roestvrij staal, heeft de beste complexe eigenschappen, heeft het grootste aantal kwaliteiten, heeft het meest complete assortiment en de meest uitgebreide specificaties, de breedste reikwijdte, ontwikkelt zich in het snelste tempo, wordt geproduceerd in de grootste volumes en bestrijkt het breedste consumptiegebied. Wereldwijd en in de grote roestvrij staalproducerende landen is het aandeel chroom-nikkel-austenitisch roestvrij staal doorgaans goed voor meer dan 50% tot 60% van de totale productie van roestvrij staal.
Omdat nikkel een schaars en duur element is, is het tekort ervan vooral in oorlogstijd acuut. Standaard chroom-mangaan austenitisch roestvrij staal, geïntroduceerd in de jaren veertig, vervangt nikkel door mangaan en stikstof (Amerikaanse AISI 200-serie), ondanks een lange ontwikkelingsperiode, heeft een beperkte reikwijdte en een laag productievolume; in de Verenigde Staten bedraagt hun jaarlijkse productie slechts een paar procent van de totale productie van roestvrij staal. In de afgelopen jaren heeft de opkomst van austenitisch roestvrij staal met een hoog stikstofgehalte en een ultrahoge sterkte chroom-mangaan plaatsgevonden, evenals de vooruitgang in het onderzoek naar mangaan met een hoog stikstofgehalte.
(3) Martensitisch roestvrij staal
Martensitisch roestvast staal is een klasse roestvast staal waarvan de eigenschappen kunnen worden gecontroleerd door middel van warmtebehandeling (afschrikken, temperen). Op basis van hun chemische samenstelling worden ze onderverdeeld in martensitisch chroom- en martensitisch chroom-nikkelroestvrij staal.
Er zijn hoofdzakelijk drie soorten martensitisch chroomroestvrij staal: koolstofarm ([C] ≤ 0,15%), gemiddeld koolstofgehalte ([C] 0,16%–0,40%) en koolstofrijk ([C] > 0,40%). Koolstof is een essentieel en belangrijk legeringselement in martensitisch chroomroestvrij staal.
Martensitisch chroomroestvrij staal omvat voornamelijk traditionele staalsoorten zoals 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13. Het chroomgehalte daarin is minimaal 11,5% en bereikt 18%, wat deze staalsoorten roestvrije eigenschappen en corrosieweerstand geeft in zwakke omgevingen. Het koolstofgehalte varieert met het chroomgehalte, typisch tussen 0,10% en 1,0%, om een austenitische structuur te verschaffen bij hoge temperatuur en een martensitische structuur bij kamertemperatuur na afschrikken. Door de vorming van lamellair martensiet met een hoog koolstofgehalte en de precipitatie van carbiden verwerven deze staalsoorten een hoge sterkte en hoge hardheid. Het daaropvolgende temperen na het afschrikken verlicht de afschrikspanningen en vormt een homogene, stabiele structuur, waardoor het staal een zekere taaiheid, taaiheid en goede corrosieweerstand krijgt - een reeks eigenschappen. Omdat martensitisch chroomroestvrij staal inferieur is aan alle andere klassen roestvrij staal wat betreft corrosieweerstand, en ook een lage ductiliteit en taaiheid heeft, een slechte lasbaarheid heeft of helemaal niet kan worden gelast, is het wijdverbreide gebruik ervan beperkt.
Martensitische chroom-nikkel-roestvaste staalsoorten zijn ontwikkeld om enkele van de nadelen van traditionele martensitische staalsoorten te ondervangen. In een vroeg stadium ontstond het beroemde staal 1Cr17Ni2 door koolstof te vervangen door nikkel. Hoewel de taaiheid ervan is toegenomen in vergelijking met martensitisch chroomstaal en de corrosieweerstand is verbeterd, is het nog steeds niet geschikt voor lassen.
Moderne (super) martensitische roestvaste staalsoorten, ontwikkeld sinds de jaren zestig, behouden door koolstof verder te vervangen door nikkel, een ultralaag koolstofgehalte te bereiken en 2% -6% Ni te introduceren, een austenitische structuur te behouden bij hoge temperaturen, en na afschrikken en ontlaten bij kamertemperatuur een composietstructuur te verwerven die bestaat uit latmartensiet met laag of ultralaag koolstofgehalte, omgekeerd austeniet en een kleine hoeveelheid ferriet. Door extra legering met molybdeen, koper en andere versterkende elementen kunnen deze staalsoorten de hoge sterkte van martensitisch chroomstaal behouden, terwijl ze toch een goede taaiheid en lasbaarheid behouden. Bij hetzelfde chroomgehalte overtreft de corrosieweerstand van moderne martensitische staalsoorten aanzienlijk de corrosieweerstand van traditionele martensitische chroomstaalsoorten. Vanwege het lage koolstofgehalte verliezen moderne martensitische staalsoorten echter de kenmerken van hoge hardheid, slijtvastheid en hoge randscherpte die inherent zijn aan martensitische chroomstaalsoorten.
(4). Dubbelfasig roestvrij staal
Bijna honderd jaar zijn verstreken sinds de ontdekking dat de aanwezigheid van kleine hoeveelheden ferriet in austenitisch chroom-nikkel roestvast staal de weerstand tegen intergranulaire corrosie verbeterde, wat leidde tot de opkomst van austenitisch-ferritische (α+γ) chroom-nikkel tweefasige staalsoorten en uiteindelijk tot de vorming van een klasse van tweefasige staalsoorten die officieel erkend zijn, samen met de drie hoofdklassen van roestvast staal die hierboven zijn genoemd.
Aangezien het nikkelgehalte van veelgebruikte α+γ nikkel-chroom tweefasige staalsoorten doorgaans 5%–7% bedraagt, wat slechts ongeveer de helft is van het nikkelgehalte van veelgebruikte nikkel-chroom austenitische staalsoorten, en de nieuw ontwikkelde economische tweefasige staalsoorten slechts 1%–4% Ni bevatten, zijn α+γ tweefasige staalsoorten ook een belangrijke klasse van nikkelsparend gelegeerde roestvaste staalsoorten.
De ontwikkeling van tweefasige α+γ chroom-nikkel-roestvaste staalsoorten heeft ongeveer drie belangrijke fasen doorlopen. Afhankelijk van de karakteristieke legeringselementen, de waarde van PRE (equivalent van putcorrosieweerstand), veranderingen in de verhouding van α- en γ-fasen, de periode van uiterlijk en kenmerken van eigenschappen, worden tweefasige roestvaste staalsoorten meestal onderverdeeld in staalsoorten van de eerste, tweede en derde generatie. Op basis van de karakteristieke elementen in hun samenstelling kunnen ze worden onderverdeeld in laaggelegeerde, middelgelegeerde en hooggelegeerde tweefasige staalsoorten.
Als gevolg van moeilijkheden bij het beheersen van de verhouding tussen de twee fasen, de beperkte warme verwerkbaarheid, lasbaarheid en economische factoren, was het productievolume van tweefasige staalsoorten van de eerste generatie laag. De komst van moderne tweefasige roestvaste staalsoorten heeft echter de nadelen en beperkingen van de eerste generatie staalsoorten grotendeels overwonnen, waardoor ze hun toepassingsbereik hebben kunnen uitbreiden, en ze zijn nu een staalklasse met een enorm ontwikkelingspotentieel op technisch gebied.
Kwaliteiten die vóór 1971 zijn ontwikkeld, behoren tot de eerste generatie tweefasig roestvast staal, waaronder het allereerste tweefasige staal 1Cr25Ni5Mo1.5, dat in de jaren dertig verscheen. Het stikstofgehalte in staal van de eerste generatie lag op het gebruikelijke niveau dat kenmerkend is voor het smelten in vlamboogovens. Hoewel de tweefasige staalsoorten van de eerste generatie hun karakteristieke eigenschappen al volledig hadden aangetoond, als gevolg van de relatief lage PRE-waarde en significante verschillen in de faseverhouding in de afgeschrikte toestand tussen verschillende kwaliteiten, die ook moeilijk nauwkeurig te controleren waren, waren de uitstekende eigenschappen van tweefasige staalsoorten in de lasverbindingszone aanzienlijk verslechterd of zelfs volledig verloren gegaan, wat de toepassing en ontwikkeling van tweefasige staalsoorten in gelaste constructies ernstig belemmerde.
De kwaliteiten die tussen 1971 en 1989 verschenen behoren tot de tweede generatie tweefasige roestvaste staalsoorten en worden gekenmerkt door een verplicht stikstofgehalte. Omdat stikstof een element is dat actief austeniet vormt en stabiliseert, met een toename van het staalgehalte, neemt enerzijds het aandeel van de austenietfase in het basismetaal toe en neemt de stabiliteit van austeniet bij hoge temperaturen toe, wat leidt tot een afname van de hoeveelheid materiaal die bij dezelfde temperatuur in ferriet verandert. Aan de andere kant bevordert de hoge diffusiesnelheid van stikstof tijdens het afkoelen vanaf hoge temperaturen de snelle transformatie van ferriet in secundair austeniet, wat de vorming van een eenfasige ferrietstructuur bij de smeltlijn en in de door hitte beïnvloede zone na het lassen voorkomt. De introductie van stikstof creëerde de voorwaarden voor de opkomst en ontwikkeling van tweefasige staalsoorten van de tweede en volgende generaties. Omdat stikstof in roestvast staal hoofdzakelijk wordt opgelost in austeniet, is het gunstige effect van stikstof op tweefasig roestvast staal feitelijk een weerspiegeling van het effect van stikstof op de structuur en eigenschappen van de austenietfase in tweefasig staal.
De na 1990 geïntroduceerde soorten behoren tot de derde generatie tweefasig roestvast staal en worden gekenmerkt door een verdere toename van het gehalte aan molybdeen en stikstof, waardoor de PRE-waarde van dergelijke staalsoorten ≥ 40% bedraagt en de corrosieweerstand, vooral de weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie, verder wordt verbeterd. Tegenwoordig worden ze ook wel super-dual-phase roestvast staal genoemd.
Sinds het begin van de jaren 2000 gaat de ontwikkeling van tweefasig roestvast staal in twee richtingen. Enerzijds blijft het gehalte aan legeringselementen toenemen om een nog hogere sterkte en uitstekende corrosieweerstand te bereiken, zoals SAF 2707 en SAF 3207 staalsoorten ontwikkeld door het Zweedse bedrijf Sandvik, met een PRE-waarde van > 45%, de zogenaamde hyper-tweefasige roestvaste staalsoorten. Aan de andere kant is er een trend in de richting van de ontwikkeling van economische tweefasige staalsoorten met een laag nikkelgehalte en geen of weinig molybdeen om de kosten en prijs van tweefasige staalsoorten te verlagen en hun warme bewerkbaarheid en lasbaarheid aanzienlijk te verbeteren, waardoor hun concurrentievermogen wordt vergroot in vergelijking met andere soorten roestvast staal.
(5). Dispersiehardend roestvrij staal
Dispersiehardend roestvast staal is een klasse roestvast staal waarvan de matrixstructuur bij kamertemperatuur martensitisch, austenitisch of ferritisch kan zijn en die versterkt wordt door de precipitatie (veroudering) van intermetallische verbindingen, evenals carbiden, nitriden en andere fasen op de matrix als gevolg van een geschikte warmtebehandeling.
Momenteel worden de veelgebruikte precipitatiehardende roestvaste staalsoorten hoofdzakelijk onderverdeeld in drie typen: martensitische precipitatiehardende roestvaste staalsoorten, semi-austenitische precipitatiehardende roestvaste staalsoorten en austenitische precipitatiehardende roestvaste staalsoorten. Bovendien bevatten ze vaak maragingroestvrij staal met ultralaag koolstofgehalte.
Hoewel het principe van precipitatiehardend roestvast staal al in de jaren dertig bekend was, werd het na de introductie van de eerste kwaliteit precipitatiehardend roestvast staal, Stainless W, pas in 1946 in de praktijk toegepast. Vervolgens ontstond er, als gevolg van de behoefte van de luchtvaart-, ruimtevaart-, nucleaire en chemische industrie aan staalsoorten die corrosiebestendigheid combineren met een hoge sterkte-gewichtsverhouding, nieuwe precipitatiehardende roestvaste staalsoorten. In de Verenigde Staten werden dergelijke staalsoorten geclassificeerd als de 600-serie. Maraging-roestvrij staal met ultralaag koolstofgehalte verscheen in de jaren zestig. Ze zijn ontwikkeld uit maragingstaal door toevoeging van chroom om roestvrije eigenschappen te verlenen. Meestal worden ze ook geclassificeerd als martensitisch precipitatiehardend roestvast staal.
Martensitisch dispersiehardend roestvast staal heeft een onstabiele austenitische structuur, die na behandeling met een vaste oplossing een martensitische transformatie ondergaat. Daaropvolgende veroudering leidt tot het neerslaan van een tweede fase op de martensitische matrix, die het staal versterkt.
Maraging roestvrij staal met ultralaag koolstofgehalte heeft roestvrije eigenschappen; na behandeling met een vaste oplossing en veroudering daarin, slaat een tweede fase neer op een matrix van martensiet met ultralaag koolstofgehalte en hoog nikkelgehalte, wat het staal versterkt.
Semi-austenitisch precipitatiehardend roestvrij staal is ook een staal met onstabiel austeniet, maar het austeniet ervan is stabieler dan dat van martensitische precipitatiehardende staalsoorten. In geharde toestand bij kamertemperatuur heeft semi-austenitisch dispersiehardend staal een austenitische structuur. Na koude plastische vervorming, behandeling bij lage temperatuur of verwarming tot ongeveer 750°C voor aanpassingsbehandeling kan austeniet worden omgezet in martensiet, waarna door daaropvolgende veroudering een tweede fase wordt gevormd op de martensitische matrix, waardoor het staal wordt versterkt.
Austenitisch precipitatiehardend roestvast staal heeft een stabiele austenitische structuur. Na behandeling met vaste oplossing en daaropvolgende veroudering komt er een tweede fase vrij uit de austenitische matrix, die het staal versterkt.
Shanghai Xinliang Stainless Pipe Industry Co., Ltd. is gepositioneerd als expert in het verwerken van uiterst nauwkeurige pijpcomponenten en biedt klanten complete oplossingen, van ontwerp tot levering. Het bedrijf is gespecialiseerd in de productie, verwerking en verkoop van middelgrote en hoogwaardige precisie, ultrakleine, dunwandige roestvrijstalen capillaire buizen en componenten.
We gebruiken hoogwaardige roestvrijstalen grondstoffen en controleren strikt de chemische samenstelling, waardoor een uitstekende corrosieweerstand en mechanische eigenschappen van de producten worden gegarandeerd.
Veelgebruikte materialen omvatten, maar zijn niet beperkt tot:
