Go to top

De uitstekende corrosie- bestendigheid van austenitisch roestvast staal heeft geleid tot een brede commerciële inzetbaarheid van deze materialen

Meest bekende en veel toegepaste soorten RVS zijn Aisi 316(L) en Aisi 304. Maar ook andere austenitische roestvast staalvarianten worden vanwege hun zeer goede corrosiebestendigheid steeds meer toegepast in de auto-, olie & gas-, chemische-, medische- en voedingsmiddelenindustrie.


Twinscrewpomp schroeven.


Een belangrijk nadeel van austenitisch roestvast staal is de relatief lage hardheid, de geringe slijtbestendigheid en de gevoeligheid voor vreten (koud-lassen). Dit beperkt het gebruik in hoogwaardige mechanische toepassingen in diverse applicaties en machines waar deze eigenschappen erg belangrijk zijn. Waarom er dan niet wordt gekozen voor een martensitisch RVS, vindt zijn reden in het feit dat deze materialen weliswaar een beduidend hogere hardheid en slijtbestendigheid hebben maar daarentegen weer een veel mindere corrosiebestendigheid.
Er zijn in het verleden veel pogingen ondernomen om een hardings- c.q. oppervlaktetechniek te ontwikkelen waarmee, zonder de corrosiebestendigheid nadelig te beïnvloeden, de slijtbestendigheid maar bijvoorbeeld ook de vermoeiingssterkte verbeterd wordt.
Conventionele processen zoals nitreren, boreren en of coaten kunnen hierin niet voorzien.
Sinds een aantal jaren bestaan er echter thermochemische diffusieprocessen die dit soort materialen aan het oppervlak weten te harden met behoud van de zo belangrijke corrosiebestendigheids eigenschappen. Ook biedt het voordelen op plaatsen waar machines regelmatig gereinigd moeten worden. Hier zorgen deze processen ervoor dat voedingsmiddelen, zoals bijvoorbeeld melkproducten, minder vastkleven en daardoor gemakkelijker en sneller verwijderd kunnen worden. Algemeen gezegd biedt het de industrie dan ook een uitstekende oplossing als slijt- en vreetbestendigheid hand in hand moeten gaan met een goede tot zeer goede corrosiebestendigheid.


SEM Stainihard expanded Austenite zone.


Wear abrasion test.


Stainihard®


Een van deze processen is het bij Hauck Heat Treatment ontwikkelde proces, Stainihard®. Dit proces zorgt voor een sterke verbetering van de slijtbestendigheid en de vermoeiingssterkte en gaat ook het bekende “vreten” tegen. Dit terwijl de corrosiebestendigheid hierbij onveranderd blijft en in sommige gevallen zelfs verbeterd wordt.
Voorbeelden waar Stainihard® wordt toegepast, zijn machines in de voedselverwerkende industrie waar met RVS gewerkt wordt. Bij het verwerken van voedsel, waarbij veel bewegingen gemaakt worden die slijtage veroorzaken, beïnvloedt dit de stand tijd van de machine. Vaak laden hierbij ook voedselresten aan. Stainihard® beperkt de slijtage van de machinedelen, verlengt de levensduur, en zorgt er tevens voor dat de machine gemakkelijker en sneller te reinigen is. Enkele voorbeelden van producten die voor deze behandeling in aanmerking komen, zijn assen, aandrijfdelen, klep- en pomponderdelen, afsluiters, plunjers, geleidingen enzovoort. Ook in de auto-industrie wordt Stainihard® steeds bekender en daardoor meer en meer toegepast. Zowel in pomp- en aandrijfonderdelen alsook in elektromagnetische ventielen vinden we tegenwoordig veel Stainihard® geharde onderdelen.

Hoe werkt het?


Tijdens het Stainihard® proces wordt het oppervlak op een speciale manier verrijkt met stikstof en koolstof. Bij austenitisch RVS is dit namelijk niet zonder meer mogelijk. Stikstof en koolstof diffunderen bij een lage temperatuur ( <450°C) in het productoppervlak. Het gevolg is een zeer hoge oppervlaktehardheid (1200-1400HV0,05) zonder de corrosiebestendigheid negatief te beïnvloeden! Stainihard® is een expanded austenite zone (voorheen wel S-fase genoemd). Deze zone bestaat uit het betreffende RVS-materiaal met daarin een oververzadiging van stikstof en koolstof. Door deze oververzadiging ontstaan hoge drukspanningen. Hierdoor neemt de hardheid fors toe en verbeteren de tribologische- en vermoeiingseigenschappen, zonder de corrosiebestendigheid negatief te beïnvloeden. Reden is dat bij Stainihard NC de vorming van chroomnitride (CrN) en/of chroomcarbide (CrC) onderdrukt wordt (ontstaan van het expanded austenite). Dit in tegenstelling tot de klassieke nitreerprocessen zoals zoutbad- en plasmanitreren waarbij juist door de vorming van dit chroomnitride en -carbide de corrosiebestendigheid fors zal afnemen! De diepte van deze bij Stainihard gevormde expanded austenite zone is mede afhankelijk van het gekozen RVS materiaal, de deformatiegraad alsook de oppervlaktegesteldheid.


Asjes Aspergeschilmachine.


Expanded austenite


Begin jaren tachtig van de vorige eeuw werd de term ’S-fase’ gebruikt voor, wat met toen dacht, een nieuwe fase in de austeniet structuur. Een fase die kan worden weergegeven met behulp van een scanning electron microscoop (SEM). Later werd echter ontdekt dat er bij deze thermochemische diffusie behandeling geen nieuwe fase was gevormd meer er sprake is van een met stikstof en koolstof atomen “opgevuld” rooster. Toch bleef men de naam S-fase gebruiken! Tegenwoordig wordt echter de naam ‘expanded austenite’ gebruikt omdat deze beter omschrijft wat er gebeurt.
De expanded austenite zone wordt gevormd door een oververzadiging van stikstof en koolstof atomen die in het oppervlak van het basismateriaal hoge drukspanningen opbouwt. Deze drukspanning wordt uitgedrukt in een hoge hardheidswaarde. In laboratoriumbeelden komt deze zone als een lichtgrijs gebied tot uiting.


Bevestigingsartikelen.


Bearing sleeve automotive.


Toepassingen


Het Stainihardproces is een 100% milieuveilig en schoon proces en geeft een zeer stabiele expanded austenite zone. Mede hierdoor wordt dit proces meer en meer gebruikt in medische,  voedsel- en dranktoepassingen. Ook heeft het proces zijn weg gevonden in de auto-industrie waar steeds vaker roestvaststaal moet worden ingezet en slijtage moet worden tegengegaan!

Er zijn veel voorbeelden van toepassingen te noemen. Enkele voorbeelden zijn bewegende delen in schroef- en lobbepompen, kleppen en afsluiters, plunjers en assen, borgringen en andere bevestigingsartikelen, elektromagnetische ventielen enzovoort.
Dit proces bij lage temperatuur is een van de best mogelijke opties om in austenitisch en duplex roestvaste staalsoorten een expanded austenite zone (S-fase) aan te brengen Tevens is het mogelijk nikkelbasis-legeringen alsook precipitatie hardende materialen te behandelen.

Meer informatie:

www.hauckht.nl

Share this

Nieuwsbrief

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief en blijf op de hoogte van alle niet te missen ontwikkelingen in de Aluminium en Roestvast Staal branche.

Velden met een * zijn verplicht