Roestvast staalgroepen volgens AISI
De AISI standaard staat voor ‘American Iron and Steel Institute’. Deze normering kent drie hoofdgroepen roestvast staal t.w.:
De AISI 200-serie; dat betreffen de typen chroomnikkelmangaanstaal die austenitisch van structuur zijn;
De 300-serie; dat betreffen de typen chroomnikkelstaal die ook austenitisch van structuur zijn;
De 400-serie; dat betreffen de chroomstaalsoorten die een ferritische of een martensitische structuur bezitten.
Door Ko Buijs - Innomet Consultancy BV
Ook is het Unified Numbering System (UNS) een bekende Amerikaanse standaard die steeds meer internationaal wordt toegepast. De aanduiding bestaat uit een letter gevolgd door 5 cijfers. De letter geeft de metaalgroep aan. Zo staat de N voor nikkellegeringen, de R voor ‘reactive metals’ zoals titanium en de S voor ‘stainless steel’. Een voorbeeld is UNS S31603 dat een equivalent is voor AISI 316L. Omdat de AISI 200-serie over het algemeen niet zo bekend is, zal in deze blog hier wat extra aandacht aan besteed worden. De meest bekende kwaliteiten zijn de austenitische typen AISI 304 en 316 en het zal duidelijk zijn dat er nog veel meer typen zijn ontwikkeld in de 300-serie. Daarom volgen nu nog wat andere voorbeelden zoals 304L, 304LN, 304H, 321, 347, 316L. 316H, 316LN, 316Ti, 317,317LN, 318, 329, 330, 332, 334, 301, 302, 303, 305, 308LSi, 309L, 310 e.d. Ieder type heeft zo zijn eigen specifieke toepassing,
Een ding hebben zij gemeenschappelijk en dat is dat zij allen een austenitische structuur bezitten. In de 400-serie zijn typen bekend zoals AISI 403, 405, 409, 410(S), 416, 420(A), 422, 430(F), 431, 440, 443, 446 e.d. Deze hebben een ferritische of martensitische (hardbaar) structuur. Al deze legeringen hebben gemeen dat zij te magnetiseren zijn. De AISI 200-serie is echter ook austenitisch van aard maar toch is er een wezenlijk verschil met de kwaliteiten die men aantreft in de 300-serie. Om de austenitische structuur te verkrijgen in de AISI 300-serie heeft men het element nikkel in de juiste hoeveelheid toegevoegd omdat nikkel een sterke austenietvormer is. Er zijn meer elementen die deze fase bevorderen en een voorbeeld daarvan is het metaal mangaan. Echter het effect van mangaan is minder groot dan dat van nikkel. Daarom zal er altijd meer mangaan nodig zijn zodra men nikkel hiermee gaat vervangen om zo een afdoende austenitische structuur te verkrijgen. Mangaan is echter beduidend goedkoper dan nikkel en dat kan dus financiële voordelen opleveren. De austenitische structuur van de AISI200-serie wordt daarom naast de aanwezigheid van het noodzakelijke chroom primair bepaald door de aanwezigheid van mangaan en secundair ook wel door enig nikkel.
|
Type |
UNS |
Cr % |
Ni % |
Mn |
N |
C |
S % max. |
Overige |
|
201 |
S20100 |
16,0-18,0 |
3,5-5,5 |
5,5-7,5 |
0,25 max |
0,15 max |
0,030 |
-- |
|
201LN |
S20153 |
16,0-17,5 |
4,0-5,0 |
6,4-7,5 |
0,10-0,25 |
0,03 max |
0,015 |
Cu 1% max |
|
202 |
S20200 |
17,0-19,0 |
4,0-6,0 |
7,5-10,0 |
0,25 max |
0,15 max |
0,030 |
-- |
|
204L |
S20400 |
15,0-17,0 |
1,5-3,0 |
7,0-9,0 |
0,15-0,3 |
0,03 max |
0,030 |
-- |
|
204Cu |
S20430 |
15,5-17,5 |
1,5-3,5 |
6,5-9,0 |
0,05-0,25 |
0,15 max |
0,030 |
Cu 2-4 % |
|
205 |
S20500 |
15,5-17,5 |
1,5-3,5 |
14,0-15,5 |
0,32-0,40 |
0,12-0,25 |
0,030 |
-- |
|
216 |
S21600 |
17,5-22,0 |
5,0-7,0 |
7,5-9,0 |
0,25-0,50 |
0,08 max |
0,030 |
Mo 2-3 % |
Tabel: overzicht van verschillende type austenitisch roestvast staal uit de AISI 200- serie.
Zodra de nikkelprijs weer aanzienlijk begint te stijgen dan begint de belangstelling voor deze legeringen weer behoorlijk toe te nemen. Er wordt dan zelfs beweerd dat zulke typen qua corrosieprestaties te vergelijken zijn met AISI304 en dat is onjuist. Deze typen zijn namelijk minder corrosiebestendig waardoor men deze legeringen niet zomaar kan uitwisselen met AISI304-typen. Toch zijn er voldoende toepassingen te bedenken waar deze legeringen uit de 200-serie probleemloos toegepast kunnen worden. In bovenstaande tabel zijn enkele legeringen uit deze serie vermeld Het metaal mangaan is een element dat ervoor zorgt dat het materiaal helaas snel koud verstevigt en daarbij kan men ook denken aan mangaanstaal die dit fenomeen ook heeft. Op zich is dat bij mangaanstaal juist wenselijk want door een mechanische impact krijgt men daardoor een goed slijtvast oppervlak.
Bij de AISI200-serie kan dit echter nogal wat nadelen opleveren vanwege het moeilijker bewerken en daarom heeft men ter compensatie een legering ontwikkeld die daar minder gevoelig voor is en dat AISI204Cu (UNS S20430). Koper is ook een austenietvormer en gaat daarom het koudverstevigingseffect tegen. Dit materiaal wordt veel in China toegepast en ook wereldwijd vanuit China geëxporteerd. Roestvast staal wordt voor het grootste deel gemaakt van gerecycled materiaal en het valt op dat door de jaren heen het kopergehalte aan het toenemen is in kwaliteiten zoals AISI 304 en 316. Het ligt zeer voor de hand dat de oorzaak te vinden is in de aanwezigheid van het AISI 204Cu schroot dat samen met de andere typen omgesmolten wordt.
Met raffineren is koper helaas niet te verwijderen. De AISI 200-serie dient men ook anders te beitsen en te passiveren zoals men dat gewend is met AISI 304 en 316 omdat dergelijke beitsmiddelen veel te agressief zijn waardoor het oppervlak van een AISI 200 legering zeer ruw en donker wordt. Daarom werkt men bij voorkeur met het mildere fosforzuur i.p.v. waterstoffluoridezuur en salpeterzuur. Het type AISI 216 zal van alle genoemde legeringen uit de 200-serie het beste presteren omdat naast het hogere nikkelgehalte ook nog eens 2% molybdeen en stikstof aanwezig is waardoor de zuurbestendigheid en de weerstand tegen putcorrosie aanzienlijk toe zal nemen.