Blog Ko Buijs - Materiaal voor veren

Een bekendgelegeerd verenstaal dat ook roestvast is,betreft hetaustenitische type AISI301 met materiaalnummer 1.4310 en UNS S30100. Het materiaal AISI301 is eigenlijk een buitenbeentje tussen de austenitische typenroestvast staal. Bij de gangbare kwaliteiten is namelijk altijd het streven om het koolstofgehalte zo laag mogelijk te houden maar dat geldt niet voor AISI301. Normaal gesproken kan men dan denken aan een percentage van maximaal 0,03%.

Door Ko Buijs - Innomet Consultancy BV


Maar bij AISI301 mag het koolstofgehalte variëren tussen 0,05 en 0,15%.In de praktijk houdt men graag het hoogst toegelaten percentage aan vanwege de combinatie van goede sterkte-eigenschappen en rek. Het materiaal heeft dus zeer goede mechanische eigenschappen gepaard gaande met ook een hoge breukrek van maar liefst 45%. Naast koolstof, bevat het materiaal 16-18% chroom en 7-8% nikkel. Soms voegt men ook 0,1% stikstof toe en een weinig molybdeen (0,8%) om de sterkte en kruipweerstand nog wat verder toe te laten nemen. De 0,2% rekgrens kan oplopen tot 350 N/mm2 terwijl deze waarde bij AISI304L slechts 180 N/mm2 is. Dat betekent haast een factor twee hoger. Dit maakt het materiaal zeer geschikt voor het produceren van veren maar ook voor andere toepassingen. Wel dient men altijd te beseffen dat het koolstofgehalte hoog is. Daarom moet men oppassen dat er tijdens een warmte-inbreng geen chroomcarbiden ontstaan want dat kan immers leiden tot de gevreesde interkristallijne corrosie.

Ongelegeerd verenstaal.
Ongelegeerd verenstaal is veelal een staalkwaliteit dat over een hoge rekgrens beschikt. Hierdoor zijn er met dit materiaal grote vervormingen mogelijk, zonder dat er plastische deformatie ontstaat. De hoge mechanische sterkte van deze staalkwaliteit is vooral te danken aan het relatief hoge koolstofgehalte, waardoor dit staal een hoge hardheid kan krijgen dankzij een juiste warmtebehandeling. Een van de meest bekende verenkwaliteit is C75S staal (1.1248). Dankzij de hoge hardheid beschikt dit type ook over een prima weerstand tegen abrasieve slijtage. Dit type verenstaal bereikt zijn gewenste eigenschappen vooral door het zogenaamde patenteren gevolgd door het koud natrekken. Patenteren is een variatie op het standaard hardingsproces. Door patenteren wordt een zogenaamde bainitische structuur in het staal gecreëerd die zeer geschikt is voor koud deformatie.

Door een geschikte combinatie van warmtebehandeling en koud natrekken, kunnen de mechanische eigenschappen op een hoog niveau gebracht worden. Bainiet is te vergelijken met een martensitische structuur, die hoog ontlaten wordt. Het bainiet vormt zich tijdens het afschrikken vanuit de austenitische fase in een bepaald temperatuurgebied. Het wordt dan enige tijd op die temperatuur gehouden, waardoor er een mengsel ontstaat van fijn ferriet en fijn cementiet. Daarom wordt dit patenteerproces ook wel bainitisch harden genoemd. Doordat er volop dislocaties ontstaan in deze structuur, wordt het staal harder dan ferriet en perliet. Dit leidt tot een betere buigbaarheid, taaiheid en veerkracht.  Voor schotelveren wordt veelal het gangbare staaltype 50CrV4 (DIN 1.8159) gebruikt. Het is een gelegeerd verenstaal met chroom en vanadium dat na een warmtebehandeling een hoge sterkte en veerkracht heeft. Deze warmtebehandeling houdt het harden en ontlaten in. Het is naast het gebruik als schotelveren ook geschikt voor een breed scala aan toepassingen.

Tabel: chemische samenstelling verenstaal 1.8159.

Andere kwaliteiten verenstaal zijn 51CrV4 (DIN 1.7176) en CK67/CK 75 (DIN 1.1231/DIN 1.1248). Dit zijn ongelegeerde verenstalen met een hoog koolstofgehalte. Ze zijn geschikt voor minder veeleisende toepassingen of waar de kosten een belangrijke factor zijn.