DE REKGRENSBEPALING VAN ROESTVAST STAAL
De rekgrens van een metaal staat in directe relatie met de wet van Hooke. Deze wet is ooit bepaald en opgesteld door de natuurkundige Robert Hooke. Deze wet stelt dat de uitrekking van een metaal in een bepaald gebied, recht evenredig is met een kracht die op het materiaal wordt uitgeoefend. Dat betekent dat in dit gebied het materiaal door bijvoorbeeld een trekkracht wordt uitgerekt, waardoor het iets langer wordt.
Valt die trekkracht weg, dan keert het materiaal zich terug in de oorspronkelijke lengte mits de wet van Hooke van toepassing is. Dat verschijnsel is zelfs goed te voelen als men op een stalen boogbrug loopt. Zodra een zware vrachtauto deze brug oprijdt, voelt men het wegdek enigszins op en neer gaan. Dat komt door de stalen balken die verbonden zijn aan de boog en het wegdek. Deze balken worden door de zware last iets langer maar als deze auto weer verdwenen is dan verdwijnt die verlenging. De brug komt dan weer terug in zijn oorspronkelijke vorm terug. Staal gedraagt zich volgens de wet van Hooke als een soort elastiek. Het staal wordt langer als je eraan trekt en gaat weer terug naar zijn oorspronkelijke lengte als die trekkracht wegvalt. Dat wordt het evenredigheidsgebied genoemd. Maar gaat men te ver met dit uitrekken door bijvoorbeeld een te grote trekkracht, dan blijft het metaal blijvend verlengd omdat men buiten de wet van Hooke is gekomen. Ook dit lijkt op het effect als men een elastiek te ver uitrekt, want die komt dan ook niet meer terug in zijn oorspronkelijke lengte.
In het geval van een metaal heeft men dan de zogenaamde vloeigrens (sigma 0,2%) gepasseerd en dat moet in de praktijk uiteraard te allen tijde voorkomen worden. Dan rijst de vraag, wat houdt de vloeigrens nu eigenlijk in? Als de vloeigrens c.q. de elasticiteitsgrens overschreden is, treedt bij staal met een laag koolstofgehalte een plotselinge maar kleine verlenging op. Dit kan gepaard gaan met een lichte terugval in de belasting. Dit verschijnsel kan zich een aantal malen herhalen. De belastingaanwijzer van een trekproef danst dan a.h.w. op en neer zoals dat grafisch is weergegeven op onderstaande afbeelding. We spreken dan over het vloeien ofwel het bereiken van de vloeigrens. Deze vloeigrens is tevens een maat voor het binnentreden in het plastische gebied. M.a.w. het metaal wordt dan boven die grens blijvend vervormd en zal ook niet meer terugkeren naar zijn oorspronkelijke lengte zodra die kracht ineens wegvalt. Staal dat hoog gelegeerd is, vloeit echter niet. Een goede overeenstemming met de vloeigrens is het punt waarbij een blijvende rek van 0,2% wordt geregistreerd. Dit punt wordt ook wel de rekgrens genoemd en wordt ook uitgedrukt in N/mm² of in Megapascal (MPa).
Omdat hoger gelegeerde staalsoorten niet vloeien, is de vraag hoe men dan in de praktijk de rekgrens van austenitisch roestvast staal kan bepalen. Austenitische soorten roestvast staal vertonen inderdaad geen uitgesproken vloeigrens, waardoor deze rekgrens op een andere manier bepaald moet worden. Dat wil zeggen dat de betreffende mechanische spanning bepaald moet worden waarbij in het metaal een blijvende verlenging ontstaat van slechts 0,2%. De meest toegepaste methode om deze rekgrens te bepalen, gaat dan als volgt. In het opgenomen spanningsrekdiagram wordt een lijn getrokken op 0,2% afstand parallel aanrechte lijn voortkomend uit de wet van Hooke. Het snijpunt met de curve geeft dan de rekgrens (sigma-0,2) aan. Ook wordt hiervoor in Nederland steeds meer de Engelse uitdrukking gebruikt en dat is de ‘yield strength’.
Ook komt men soms met de vraag of de typen roestvast staal AISI304L en 316L een lagere rekgrens hebben dan de types AISI304 en 316. Typen AISI304L en 316L hebben als gevolg van het lagere koolstofgehalte inderdaad een lagere rekgrens dan de normale type AISI304 of 316. Omdat deze waarde bepalend is wanneer op sterkte wordt geconstrueerd, betekent dit dat constructies van roestvast staal bij de L-typen zwaarder moeten worden uitgevoerd. Door toevoeging van 0,1 tot 0,2% stikstof aan het austenitische roestvast staal, loopt de rekgrens weer behoorlijk op. Bovendien wordt de weerstand tegen putcorrosie door de stikstoftoevoeging verhoogd. Dat is tegenwoordig de reden om ook de typen 304LN en 316LN toe te passen, als een constructie zwaar wordt belast.
Heeft u nog vragen over het toepassen van bepaalde RVS kwaliteiten of andere legeringen?
Metaalselector is een computerprogramma dat in eigen beheer ontwikkeld is om een juiste keuze te maken op basis van corrosie- en materiaal eigenschappen.
Ga naar Metaalselector.nl voor meer informatie en om eigen toegang te krijgen tot dit programma, waarmee u een eigen gedegen materiaalkeuze kunt maken voor uw toepassingen.
Vind hier ook mijn blogs welke geschreven zijn voor AluRVS: https://www.alurvs.nl/roestvast-staal/Blog/
en AluRVS Staal: https://www.alurvs.nl/staal/blog/