ROESTVAST STAAL EN MAGNETISME
Geregeld kan men horen dat zodra een magneet aan roestvast staal trekt het geen echt roestvast staal is. Omdat de meeste technici weten dat het ijzergehalte in roestvast staal meestal vele malen hoger is dan het chroom- en nikkelpercentage vraagt men zich ook wel eens af of waarom roestvast staal niet in alle gevallen gewoon aantrekt zodra een magneet in de buurt komt. M.a.w. er is nog wel eens verwarring over deze onderwerpen en daarom heb ik besloten om deze aspecten eens onder de aandacht te brengen.
Magnetisme kennen de meesten als natuurverschijnsel wel en daarom wordt in dit blog verder niet stil gestaan bij het mechanisme ervan. Wel kan men de vraag stellen waarom gewoon staal aan de magneet blijft hangen terwijl vele roestvast staalsoorten dat niet doen. Dat heeft van doen hoe de atomen t.o.v. elkaar geconfigureerd zijn. Metalen bezitten een verschillend roosteropbouw; zo kennen we de kubisch vlakke gecentreerd (KVG) en een kubisch ruimtelijk gecentreerd rooster (KRG). Daarnaast is er ook nog het hexagonaal opgebouwd rooster (HDP) bekend. Op de afbeelding hieronder is dat schematisch weergegeven waarbij ieder bolletje een atoom voorstelt. KRG (ferriet) en HDP (martensiet) zijn dusdanig geconfigureerd dat deze structuren te magnetiseren zijn maar dat gaat niet op bij een kubisch vlakken gecentreerd rooster. Dat laatstgenoemde wordt per definitie austeniet genoemd. M.a.w. austenitische kwaliteiten zijn niet te magnetiseren ondanks dat er in de structuur vaak meer dan 70% ijzer aanwezig is.
Er zijn vier hoofdsoorten roestvast staal namelijk ferritische, martensitische, austenitische en duplex soorten. Duplex is een mengeling van ferriet en austeniet. Nu zal het duidelijk zijn dat alle soorten, op de austenitische typen na, magnetiseerbaar zijn. Ferritische soorten ofwel de chroomstalen zijn dus wel te magnetiseren en deze typen staan over het algemeen bekend als soorten die beduidend minder corrosiebestendig zijn dan austenitische typen. Daar zal dan ook wel de opvatting vandaan komen dat het een ‘surrogaat’ type roestvast staal zou betreffen maar dat is onjuist. Het presteert namelijk prima voor de doeleinden waarvoor het ontwikkeld is. Duplex presteert beter dan de austenitische typen AISI304 en 316 maar ook die structuur is dankzij het aanwezige ferriet te magnetiseren. M.a.w. hieruit blijkt hoezeer men moet oppassen met de opmerking dat de te magnetiseren typen geen echte roestvast staaltypen zijn.
Ook ben ik wel eens benaderd door een bedrijf die AISI304 staf aan het draaien was en hoewel het stafmateriaal niet te magnetiseren was, waren de metaalkrullen die daarvan afkwamen dat wel. De vraag was dus hoe dat nu kon. In het kort komt het neer op het volgende. Vanwege een minder gunstige chroom/nikkel verhouding binnen de bandbreedte van de norm zal bij een langzame afkoeling vanuit de smeltfase enige procenten ferriet ontstaan bij kamertemperatuur. Omdat men dit niet wenst, dient men het materiaal oplossend te gloeien bij 1065°C gevolgd door afschrikken in water tot kamertemperatuur. Op deze wijze vriest men a.h.w. een volledig austenitische structuur in zodat men bij kamertemperatuur geen ferriet meer heeft. Toch is dit geen stabiele situatie waardoor men zo’n structuur metastabiel moet noemen.
Indien men zulk materiaal sterk deformeert, zal door de mechanische impact alsnog de onderdrukte ferriet zich gaan uitscheiden waardoor het licht magnetiseerbaar wordt. De metaalkrullen zijn daar een goed voorbeeld van. Ook op de hoeken van vierkante of rechthoekige kokerprofielen zullen vaak die plaatsen enigszins trekken met een magneet terwijl de flanken in het geheel niet te magnetiseren zijn. Dit verschijnsel noemt men ook wel het ontstaan van deformatiemartensiet.
Austenitisch roestvast staal is op zich genomen een relatief zacht materiaal maar indien men het moet bewerken ervaart men veelal het tegenovergestelde. Dat komt omdat door de mechanische druk van de beitel- of boorpunt steeds een dun laagje deformatiemartensiet ontstaat onder deze beitelpunt. Daardoor ontstaat de indruk dat het gehele materiaal zo hard is maar dat is dus niet het geval.
Vind hier ook mijn blogs welke geschreven zijn voor AluRVS: https://www.alurvs.nl/roestvast-staal/Blog/
[…] De halffabricaten van roestvast staal, die vanuit handelshuizen wordt gekocht, zijn feitelijk allemaal primair ferritisch gestold. Omdat men toch een volledig austenitische structuur wenst, wordt het roestvast staal door de fabrikant oplossend gegloeid op 1065 graden Celsius en daarna afgeschrikt in water. Bij die tempratuur gaat alle ferriet en andere mogelijke intermetallische bestanddelen in oplossing waardoor de zacht gegloeide austenitische structuur wordt ingevroren tijdens dit afschrikken. Hierdoor ontstaat een volledige austenitische structuur bij kamertempratuur. Dat wordt een metastabiele situatie genoemd omdat het eigenlijk onnatuurlijk is. Deze metastabiele structuur is ook niet te magnetiseren. Deze onnatuurlijke situatie wordt vooral duidelijk zodra een mechanische impact op het materiaal wordt losgelaten. Stel men slaat met de scherpe punt van een hamer op het metastabiele roestvast staal oppervlak dan zal de plek van de inslag te magnetiseren zijn. De reden is dat onderdrukte ferriet zich door deze impact laat uitscheiden. Dat wordt ook wel deformatiemartensiet genoemd. Deze structuur trekt met een magneet en daarmee is het effect verklaart. Dit effect wordt ook wel koud verstevigen genoemd. In de blog van 18 april 2017 kan men desgewenst hier wat meer over lezen. Dit betreft de blog ‘roestvast staal en magnetisme’ […]
[…] Dat betekent dat er bij een rustige afkoeling een bepaalde hoeveelheid ferriet ontstaat in de matrix. De hoeveelheid hiervan is afhankelijk van het nikkel- en chroomgehalte. In het geval van bijvoorbeeld AISI316 speelt het molybdeengehalte ook een bepaalde rol. Door het roestvast staal oplossend te gloeien bij 1065°C en af te schrikken in water wordt een metastabiel austeniet verkregen. Men vriest namelijk de structuur in die zich manifesteert op deze hoge temperatuur. Feitelijk ontstaat er dan bij kamertemperatuur geen natuurlijke situatie en daarom wordt de structuur metastabiel genoemd. Met een thermische behandeling, zoals lassen, zal het onderdrukte ferriet zich op die plaatsen uit gaan scheiden. Dat betekent dat met een sterke magneet enig magnetisme in de laszone wordt ervaren. Voor meer informatie hierover wordt verwezen naar de blog ‘Roestvast staal en magnetisme’. […]
[…] De meest opmerkelijke vraag, die ik in mijn beleving ooit gekregen heb, was of er in roestvast staal ook ijzer aanwezig is. De vraagsteller had best wat logica aan zijn vraag toegevoegd want het materiaal roestte immers niet en met een magneet voelde je ook geen aantrekkingskracht. Daarom is die vraag niet zo apart, hoewel de vraagsteller zich ook had kunnen afvragen waarom het woordje ‘staal’ dan werd gebruikt in dit verband. Omdat ik in principe elke vraag waardeer, heb ik uiteraard nooit lachwekkend of denigrerend naar een vraagsteller gereageerd. Onder het motto ‘ieder zijn vak’ en met respect voor de vragensteller, heb ik getracht uit te leggen hoe uiteindelijk de vork in deze steel zit. Roestvast staal bestaat voor meer dan 70% uit ijzer en dat is voor de leek moeilijk te begrijpen omdat het materiaal niet te magnetiseren is. Dat feit geldt alleen voor volledig austenitische typen zoals AISI304(L) en 316(L). Ferritische roestvast staaltypen alsmede (super)duplex zijn echter wel te magnetiseren. Daarmee wordt gelijk de uitdrukking ontkracht dat roestvast staal inferieur zou zijn, zodra het door een magneet wordt aangetrokken. Duplex is, qua corrosiebestendigheid, zelfs superieur aan de genoemde austenitische kwaliteiten. Dat austenitisch roestvast staal niet te magnetiseren is, kan men desgewenst lezen in het blog ‘Roestvast staal en magnetisme’. […]