1. Inleiding

Dankzij de specifieke eigenschappen van roestvast staal vindt het toepassing in nagenoeg alle takken van industrie. Het gaat hier meestal om toepassingen waarbij een alternatieve materiaalkeuze prijstechnisch en constructief gezien onaanvaardbaar is. Vergeleken met de gewone koolstofstaalsoorten is roestvast staal veel duurder (globaal een factor 5-15). Roestvast staal wordt toegepast op die plaatsen waar een goede corrosieweerstand een eerste vereiste is, daarnaast soms ook onder extreme omstandigheden zoals hoge temperatuur en/of druk. Hierbij is het opmerkelijk dat roestvast staal, in tegenstelling tot veel andere constructiematerialen, over het algemeen zonder deklaag wordt gebruikt. De lage onderhoudskosten werken een economische toepasbaarheid van roestvast staal in de hand. Wil het roestvast staal aan de gestelde eisen blijven voldoen, dan is het noodzakelijk dat het op de juiste wijze wordt behandeld. De corrosieweerstand staat namelijk in direct verband met de structuur en de oppervlaktegesteldheid. Dit betekent dat door een onjuiste behandeling van roestvast staal, waardoor de structuur verandert of het oppervlak wordt beschadigd, ook de corrosieweerstand achteruit kan gaan. Bij de toepassing van roestvast staal mag nooit uit het oog worden verloren dat het gaat om een materiaal met zeer specifieke eigenschappen, die in hoge mate afwijken van de eigenschappen van ongelegeerd staal. Dit wordt benadrukt door een groot aantal gevallen van corrosieschade, die zijn veroorzaakt door toepassing van ver- en bewerkingsmethoden die zijn ontwikkeld voor koolstofstaal, maar die niet zonder meer voor roestvast staal geschikt zijn.

2. De ontdekking van roestvast staal

Bij experimenten om erosie van geweerlopen tegen te gaan, ontdekte Harry Brearly in 1912 min of meer bij toeval dat een ijzer-chroomlegering met tenminste 11% chroom niet roestte in een vochtige omgeving. In datzelfde jaar ontdekte Eduard Maurer eveneens bij toeval dat een aantal ijzer-chroomlegeringen, die elk ongeveer 8% nikkel bevatten en waren gemaakt door Benno Strauss, zelfs na maandenlange blootstelling aan zuurdampen ongevoelig waren voor aantasting. Maurer en Strauss waren toentertijd beide werkzaam bij Friedrich A. Krupp te Essen. In de loop van 1914 werd de ijzer-chroom-nikkellegering door Krupp op commerciële schaal gefabriceerd onder de naam V2A staal, met als samenstelling 0,25% koolstof, 20% chroom en 7% nikkel.
De overgang van roestend naar niet roestend gaat vrij abrupt. Dus tot circa 11% chroom is het effect niet bijzonder aanwijsbaar maar vanaf 11% chroom wel waarna het bij verdere verhoging van het chroomgehalte tamelijk constant blijft. Behalve dat roestvast staal dankzij de aanwezigheid van chroom een goede weerstand tegen corrosie bezit is het vanwege datzelfde chroom ook goed bestand tegen oxidatie bij hoge temperaturen.
Nader onderzoek aan deze merkwaardige legeringen bracht aan het licht dat zich aan het oppervlak een chroomoxidelaag had gevormd. Deze oxidelaag is kleurloos, zeer flexibel en dicht, en hecht buitengewoon goed aan de ondergrond. Dit alles in schrille tegenstelling tot de oxidelaag die bij ongelegeerd staal optreedt.
Wordt deze beschermende oxidelaag als gevolg van een mechanische of chemische behandeling aangetast en zijn de omstandigheden zodanig dat dit niet wordt hersteld, dan kan er lokaal corrosie optreden terwijl de rest van het oppervlak onaangetast blijft. Bijvoorbeeld in een zure, reducerende oplossing is het voor het metaal meestal niet mogelijk om weer een beschermend oxidelaagje te vormen.
Op dit moment zijn er circa 200 verschillende legeringen die het predikaat ‘roestvast’ verdienen. Regelmatig verschijnen er gemodificeerde of nieuwe legeringen. Sommige legeringen bevatten nu al bijna 30% chroom. Daarnaast wordt een groot aantal andere elementen toegevoegd om specifieke eigenschappen te verkrijgen, dan wel in verband met de fabricage. Elementen die worden toegevoegd zijn onder andere nikkel, molybdeen, koolstof, titanium, niobium, kobalt, koper, zwavel, stikstof of selenium. Tevens bestaan er legeringen op nikkelbasis, die aan extreme sterkte- en weerstandseisen voldoen. Deze legeringen, ook wel superlegeringen genoemd, hebben een toepassingsgebied dat begint waar roestvast staal niet meer toepasbaar is, vanwege ontoereikende sterkte-eigenschappen, corrosieweerstand, of hoge temperatuurseigenschappen.

3. De toepasbaarheid van roestvast staal

Roestvast staal roest niet in de atmosfeer zoals dat het geval is met de meeste andere staalsoorten. De term ‘roestvast’ houdt een weerstand in tegen vlekvorming, roesten en putvorming in de lucht, vochtig en vervuild als deze is, en er wordt een chroomgehalte mee gedefinieerd dat hoger is dan 11% maar lager dan 30%.
De rekgrens van roestvast staal bij kamertemperatuur loopt van 200 MPa tot meer dan 1700 MPa. Bedrijfstemperaturen van rond de 750°C zijn gewoon en bij sommige toepassingen worden wel temperaturen bereikt van zo’n 1100°C. Aan het andere uiterste van de temperatuurschaal treft men roestvast staaltypen aan die hun sterkte behouden tot temperaturen die het absolute nulpunt (-273°C) benaderen.
Met uitzondering van bepaalde typen, kan roestvast staal op de conventionele wijzen worden gevormd en bewerkt. Het kan worden gemaakt en gebruikt in de vorm van gietstukken; er kunnen werkstukken worden vervaardigd via poedermetallurgische technieken; gietblokken kunnen worden gewalst of gesmeed, hetgeen het meest wordt toegepast. Het gewalste product kan worden getrokken, gebogen, geëxtrudeerd of geforceerd. Roestvast staal kan worden verspaand en het kan onderling of met andere metalen worden verbonden door middel van solderen, hardsolderen en lassen. Het kan ook worden toegepast als deklaag, aangebracht op koolstofstaal of laaggelegeerd staal.
De generieke aanduiding ‘roestvast staal’ dekt een groot aantal standaardsamenstel¬lingen alsmede een verscheidenheid aan fabrieksmerken en speciale legeringen, welke laatsten zijn gemaakt voor speciale doeleinden. De chemische samenstelling van roestvast staal varieert van een tamelijk simpele legering, bestaande uit ijzer met 11% chroom, tot complexe legeringen die 30% chroom bevatten, aanzienlijke hoeveelheden nikkel en nog een half dozijn andere werkzame elementen. De hoogchroom-, hoog-nikkelhoudende typen gaan over in andere groepen hittevaste legeringen en er moet een min of meer willekeurige scheiding worden aangebracht. Als het gehalte aan legeringselementen zo hoog is geworden dat het ijzerpercentage ongeveer 50% bedraagt, dan is er geen sprake meer van roestvast staal. Zelfs met deze beperkingen van de samenstelling is het gebied groot en variëren de eigenschappen die van invloed zijn op de fabricage en het gebruik enorm. Het is overduidelijk dat het niet voldoet om simpelweg een ‘roestvast staal’ te specificeren.

4. Indeling

Roestvast staal wordt gewoonlijk verdeeld in vijf groepen:

• martensitisch roestvast staal
• ferritisch roestvast staal
• austenitisch roestvast staal
• duplex roestvast staal
• precipitatiehardend roestvast staal

Een groot aantal roestvast-staallegeringen zijn gestandaardiseerd en komen als zodanig voor in diverse lijsten onder vermelding van hun codering. Naast deze standaardtypen zijn er diverse niet-gestandaardiseerde typen ontwikkeld voor speciale doeleinden. Sommige van deze typen komen voor onder codenummers zoals van het American Iron and Steel Institute (AISI). In les 2 wordt wat dieper ingegaan op de diverse classificatiesystemen.

5. Eigenschappen

De eigenschappen worden in hoge mate beïnvloed door de chemische samenstelling en de microstructuur. Daarom bevatten specificaties de chemische samenstelling of juister gezegd een analyse van de voornaamste elementen (er kunnen ook sporen aanwezig zijn van niet-gerapporteerde elementen), alsmede van een warmtebehande¬ling die zorgt voor de optimale structuur.
Om een globale indruk te krijgen van de grenzen waarbinnen de mechanische eigen¬schappen zoals sterkte, taaiheid, hardheid, kruipweerstand, vermoeiing van enkele kneed- en gietlegeringen zich bewegen zij verwezen naar tabel 1.
Roestvast staal ontleent zijn corrosieweerstand aan de aanwezigheid van een stabiele, beschermende laag, die zich in de meeste oxiderende omgevingen zeer snel vormt en vrijwel onmiddellijk in lucht bij normale temperaturen. Er is vastgesteld dat deze beschermende laag in feite een zeer dunne chroomoxidelaag is. Als een corrosief medium het oxide aantast, of als er zich omstandigheden voordoen die de hernieuwing van de laag verhinderen als deze is verdwenen, dan zal het staal onderhevig zijn aan corrosie. In deze omstandigheden kan corrosie tot op zekere hoogte worden tegengehouden door de invloed van andere legeringselementen die in bepaalde omgevingen hoe dan ook een rol spelen. Uitgaande van het simpele model van roestvast staal dat wordt beschermd door een laagje chroomoxide mag worden verwacht dat het wordt aangetast door reducerende anorganische zuren, zoals zoutzuur en waterstoffluoride, en door reducerende organische zuren. Afhankelijk van het zuurstofgehalte, concentratie, temperatuur en andere factoren is zwavelzuur wel of niet corrosief. Salpeterzuur, een sterk oxiderende vloeistof, handhaaft de beschermende oxidelaag. Blootgesteld aan organische zuren, zoals die gepaard gaan met de meeste voedingsmiddelen (citroenzuur, maleïnezuur, wijnsteenzuur), is roestvast staal bestand tegen corrosie. Vandaar de toepassing op grote schaal in de voedingsmidde¬len- en zuivelindustrie.
Roestvast staal is buitengewoon bestand tegen atmosferische omgevingen. Zodra er echter sprake is van luchtverontreiniging kan het gedrag van het ene roestvast staal¬type en het andere aanzienlijk variëren.

6. Selectie

Elk technisch ontwerp, met name voor een chemische procesinstallatie, is alleen dan van nut als het kan worden gerealiseerd door gebruik te maken van beschikbare materialen en fabricagemethodes. Dus kan selectie van constructiemateriaal in combinatie met geschikte fabricagetechnieken een doorslaggevende rol spelen in het slagen of falen van een nieuwe chemische installatie of bij de verbetering van een bestaande faciliteit.
Naarmate vooral chemische procesindustrieën gebruik maken van steeds hogere temperaturen en stromingssnelheden om opbrengsten en doorgangscapaciteiten op te voeren, wordt de keuze van een geschikt constructiemateriaal een factor van groot belang. Deze trend naar zwaardere bedrijfsomstandigheden noopt de ontwerper tot het zoeken naar betrouwbaarder en corrosievastere constructiematerialen, omdat zulke verzwaarde bedrijfsomstandigheden de corrosieve aantasting intensiveren. Gelukkig is er vandaag de dag een breed scala aan materialen voor handen voor gebruik onder corrosieve omstandigheden. Deze veelheid aan materiaal maakt het kiezen van de “beste” kandidaat echter veel moeilijker, omdat vaak meer dan één materiaal geschikt blijkt te zijn voor een bepaalde corrosieve toepassing. De uiteindelijke keuze kan niet simpelweg worden gebaseerd op het zoeken naar een geschikt materiaal in een corrosietabel, maar moet zijn gebaseerd op een gedegen economi¬sche analyse van concurrerende materialen.
In tabel 2 is van een aantal metaallegeringen aangegeven hoeveel maal ze duurder zijn dan koolstofstaal.
De reden om roestvast staal te kiezen is zijn weerstand tegen corrosie en oxidatie. Roestvast staal beschikt ook nog over andere zeer goede eigenschappen die in combinatie met corrosievastheid bijdragen tot de uiteindelijke selectie. Deze bijkomende eigenschappen zijn het vermogen om een zeer hoge sterkte te ontwikkelen bij warmtebehandeling of koudvervorming (al naargelang de soort), goede lasbaarheid, in geval van austenitisch roestvast staal lage magnetische permeabiliteit (het materiaal is niet tot vrijwel niet magnetisch) en uitstekende mechanische eigenschappen bij cryogene (zeer lage) temperaturen. De keuze van een materiaal stoelt niet simpelweg op een enkele vereiste, zelfs niet als een zeer specifieke voorwaarde (bijvoorbeeld gebruik onder corrosieve omstandigheden) het aantal mogelijkheden beperkt. Voor bijvoorbeeld de keuze van een roestvast-staaltype voor spoorwagons, waarbij corrosieweerstand één bepalende factor is, is mechanische sterkte buitengewoon belangrijk. De hogere prijs van roestvast staal in vergelijking met gewoon koolstofstaal wordt gematigd door het feit dat het roestvast staal een ongeveer twee maal zo hoge ontwerpsterkte bezit. Dit geeft niet alleen een besparing op de hoeveelheid aan te kopen staal, maar, door het eigen gewicht van het voertuig te verlagen, neemt de nuttige last die kan worden vervoerd toe. Bij gebruik van koolstofstaal moeten te allen tijde conserverende maatregelen worden getroffen in de vorm van het aanbrengen van metallische en/of verflagen hetgeen sterk prijsverhogend werkt.

1. In chloridehoudende milieus vereist de gevoeligheid voor putcorrosie en scheur-vormende spanningscorrosie zorgvuldige afweging. Er mag niet blindelings worden aangenomen dat een of ander roestvast-staaltype wel zal voldoen. Het kan wel eens zo zijn dat geen enkel type roestvast staal voldoet.

2. De temperatuur waarbij het staal naar behoren functioneert hangt af van de te dra¬gen mechanische belasting, de duur ervan en de atmosfeer. Om een grens aan te geven: er mag een maximum waarde voor de bedrijfstemperatuur worden aange¬houden van 870°C. De gewone roestvast-staaltypen kunnen gedurende korte tijd boven deze temperatuur opereren als de belasting slechts enkele tientallen MPa bedraagt. Als de belasting en/of de bedrijfstemperatuur hoog zijn, komen exoti¬scher legeringen in aanmerking.

Het soort van gegevenscompilaties zoals weergegeven in tabel 1 gaat voorbij aan een zeer belangrijke ontwerpparameter: prijs. De keuze kan echter anders zijn als gevolg van fabricage of leverbaarheid. Voor sommige toepassingen biedt het gebruik van met roestvast staal bekleed materiaal een economisch aantrekkelijke combinatie van een corrosiewerend oppervlak, gebonden aan een voldoende sterke en vrij goedkope ondergrond. Met roestvast staal beklede plaat- en buisvormige producten zijn al gedurende meer dan 40 jaar verkrijgbaar. Met een aantal technieken kan een bekleding van roestvast staal op een ondergrond van koolstofstaal of laaggelegeerd staal worden aangebracht en de dikte van deze bekleding ligt gewoonlijk tussen de 10 en 20% van de totale wanddikte. Het is wel van belang om bij de prijsoverweging of massief roestvast staal of bekleed materiaal economisch gunstiger is, rekening te houden met de extra kosten die het inbouwen van zulk bekleed materiaal in een con¬structie met zich kunnen meebrengen. Zo kunnen er bijvoorbeeld moeilijkheden ont¬staan bij het lassen van het beklede materiaal, die weliswaar kunnen worden overwonnen, maar waarschijnlijk de fabricagekosten verhogen. Een economische keuze van roestvast staal moet zijn gebaseerd op kennis van de materiaaleigenschap¬pen alsmede van het gedrag tijdens de diverse gangbare fabricageprocessen.

7. Materiaalkeuze op basis van economische levensduur

Alvorens kapitaalsinvesteringen worden gedaan in apparatuur en installaties is een analyse vereist van de kosten die met de gewenste economische levensduur ervan gemoeid zijn. Deze aanpak vergt identificatie en optimalisering van elke relevante kostenfactor gedurende de totale levensduur van een object. De keuze van materialen die voor een nieuwbouwproject moeten worden gebruikt op basis van alleen de aanvankelijke inkoopprijs kan zeer misleidend zijn. Een juiste levensduuranalyse kan weleens aan het licht brengen dat op de lange termijn een lager geprijsd materiaal aanzienlijk duurder uitpakt.
Elke kostenbegroting moet de volgende onderdelen bevatten:

• totaal van de apparatuur- of materiaalkosten
• installatiekosten
• onderhoudskosten
• geschatte levensduur vervangingskosten

Als deze factoren in beschouwing worden genomen, dan vertonen kostenvergelijkingen maar weinig gelijkenis met aanschafkosten. Tabel 3 geeft een kenmerkende analyse van vergelijkbare kosten voor alternatieve materialen indien gebaseerd op terugverdienen van de investering.

Tabel 3. Vergelijking van alternatieve investeringen voor drie materialen (willekeurige geldeenheden).

Een moeilijkheid met zo’n vergelijking is de onzekerheid die samenhangt met “geschatte levensduur”. Goed opgezette laboratorium- en praktijkproeven kunnen op z’n minst orde van grootte ramingen geven. Een andere moeilijkheid doet zich voor bij het ramen van de jaarlijkse onderhoudskosten. Deze kunnen alleen worden voorspeld aan de hand van eerder met de specifieke materialen opgedane ervaring. Tabel 3 kan nog worden uitgebreid door gebruik te maken van samengestelde interestmethodes om de geldswaarde te laten zien waarboven (of beneden) materiaal A zou worden geprefereerd boven materiaal 13, B boven C enz. Tabel 3 geeft aan dat materiaal B altijd beter is dan materiaal A. Afhankelijk van de waarde die een onderneming aan geld toekent hoeft dit niet altijd waar te zijn.
Met de meeste roestvast-staaltoepassingen valt de materiaalkeuze niet zwaar, omdat niet zelden maar één type in aanmerking komt voor gebruik in bepaalde vastgelegde omstandigheden. De lager-chroomhoudende roestvast-staaltypen, voornamelijk die met 12% chroom, vormen een categorie apart, omdat ze worden toegepast op plaatsen waar ze concurreren met goedkopere materialen, zoals thermisch verzinkt staal en andere van een deklaag voorziene materialen. In dat soort gevallen moeten de kosten van het aanbrengen en onderhouden van dergelijke deklagen in rekening worden gebracht, zodat aan het eind van de som een 12% chroomstaal toch als goedkoopste uit de bus kan komen.

8. Toepassingen die betrekking hebben op de corrosievastheid

8.1 Architectuur
Austenitisch roestvast staal wordt in toenemende hoeveelheden gebruikt voor architectonische doeleinden vanwege zijn duurzaamheid en het nagenoeg onderhoudsvrije oppervlak. De corrosieweerstand van roestvast staal is toereikend voor allerlei toepassingen in de open lucht. De diverse leverbare oppervlakte-afwerkingen kunnen bijdragen tot een esthetisch uiterlijk. Roestvast staal kan een geborsteld oppervlak hebben, een hooggepolijst oppervlak of een blankgegloeid oppervlak. Zachtgegloeid austenitisch roestvast staal wordt gebruikt voor afvoergoten en dakbedekking omdat het makkelijk vervormbaar is en duurzaam.
Het Chryslergebouw in New York City is een van de eerste waarvoor roestvast staal is gebruikt. Sedert zijn constructie zijn er talrijke andere commerciële en industriële bouwwerken gevolgd. Ook voor kunstwerken die staan opgesteld in de open lucht wordt wel gebruik gemaakt van roestvast staal.

8.2 Transport
Het gebruik van ferritisch roestvast staal voor uitlaatsystemen, sierstrippen, bumpers, wieldoppen, raamstijlen enz. van automobielen was grotendeels verantwoordelijk voor de toename in de productie van AISI typen 430 en 434. Dit geldt voornamelijk voor Amerika. Momenteel worden deze typen verdrongen door austenitisch roestvast-staaltypen.
Het ferritische type AISI 409, dat ongeveer 11% chroom bevat, wordt nu veel toegepast in katalysatoren van automobielen en wordt ook aangewend voor uitlaatspruitstukken. Dit staaltype weerstaat corrosieve omstandigheden zoals die zich op autosnelwegen voordoen: hoofdzakelijk strooizout alsmede de oxidatie/corrosie door de uitlaatgassen.
Voor autobussen en spoorwagons voor personenvervoer wordt voornamelijk gebruik gemaakt van austenitisch roestvast staal van het type AISI 301. Dit staaltype kan door middel van koud walsen worden gehard tot een sterkte/gewichtsverhouding die wel drie maal zo groot kan worden als die van koolstofstaal, waardoor lichter kan worden geconstrueerd zodat minder energie nodig is voor aandrijving. Roestvast stalen wagons zijn duurzaam en vereisen minimaal onderhoud.
Vergeleken met andere hoge-sterktematerialen die concurreren met conventionele ongelegeerde koolstofstaaltypen, heeft roestvast staal de voordelen van corrosie-weerstand (dus schilderwerk is niet nodig) en snellere lasprocessen.

8.3 Meubilair
Waarschijnlijk de mildste vorm van corrosieve aantasting komt voor in kantoren en huizen. Toch wordt ook hier steeds meer gebruik gemaakt van roestvast staal vanwege zijn uiterlijk (dat, op zijn beurt, het gevolg is van zijn weerstand tegen roesten) alsmede van het feit dat de afwezigheid van een laklaag problemen zoals afschilferen, afbladderen en verval elimineert.

8.4 Energie-opwekking
Roestvast staal is een onmisbaar materiaal voor apparatuur voor energiebedrijven, waaronder gasturbines, voor apparatuur die wordt gebruikt bij het opwekken van energie uit fossiele brandstoffen en nucleaire brandstoffen en zelfs voor zonne¬panelen. Er wordt een heel scala van roestvast-staaltypen toegepast in verscheidene onderdelen. Austenitisch en precipitatiehardend roestvast staal wordt toegepast voor roterende onderdelen of voor bevestigingsmiddelen, waarvoor hoge sterkte is vereist, terwijl austenitisch en hoger gelegeerd ferritisch roestvast staal wordt toegepast in mechanisch lager belaste onderdelen, waarvoor wel weerstand tegen corrosie wordt geëist.

8.5 Wasserij-apparatuur
Corrosieweerstand, fabricagegemak en sterkte bevorderen het gebruik van austenitisch roestvast staal voor machinerieën voor het wassen en drogen van kleding, zowel op commerciële schaal als voor huishoudelijk gebruik.

8.6 Voedselbereidings- en keukenapparatuur
Er worden vele roestvast-staaltypen toegepast voor het bereiden en opdienen van voedsel. Het gebruik ervan kan worden voorgeschreven door wettelijke regels. Toepassingen variëren van de overbekende keuken- en tafelartikelen tot tankwagons, pasteurisatievaten en bakkerij-installaties. Als een kijkje wordt genomen in een willekeurige zuivelfabriek, voedings- of genotmiddelenfabriek of voedselverpakkingsbedrijf, dan is het roestvast staal wat de klok slaat.

8.7 Agricultuur
Is het gebruik van roestvast staal al sinds jaar en dag ingeburgerd in de voedingsmiddelen- en zuivelsector, het wint nu ook aan populariteit rondom de boerderij.
Het gebruik van bepaalde meststofsoorten en besproeiingsmiddelen introduceert lastige corrosieproblemen met betrekking tot de te gebruiken apparatuur en een vaak gegeven antwoord hierop komt in de vorm van een of ander type austenitisch roestvast staal. Hoewel de beginkosten hoger zijn, mag een levensduur worden verwacht van tenminste 20 jaar, met weinig onderhoud.

8.8 Textiel
Om de kleuren van geweven stoffen te kunnen handhaven, moeten de verwerkende machinerieën makkelijk reinigbaar zijn zodat het eenvoudig is om van verfstof te wisselen en om ze tijdens gebruik schoon te kunnen houden Elke verontreiniging van een verfstof of bleekoplossing resulteert niet alleen in een verlies van chemica¬liën, maar kan het textielproduct bederven. Austenitisch roestvast staal wordt gebruikt in weverijen voor textielmachines en voor vaten waarin zich peroxide en chloorbleekmiddelen bevinden.

8.9 Ziekenhuis en medische apparatuur
Austenitisch roestvast staal is een geaccepteerd materiaal voor chirurgische instrumenten: ze behouden een scherpe snijkant, zijn makkelijk te steriliseren en weerstaan corrosie. Het wordt ook toegepast voor chirurgische implantaten omdat het verenigbaar is met lichaamsweefsels. Sterilisatie-apparatuur, autoclaven, instrumenten, kasten en operatietafels worden gewoonlijk gemaakt van austenitisch roestvast staal. Voor ziekenhuiskeukens, onderzoekskamers en laboratoria worden roestvast stalen installaties gespecificeerd.

8.10 Chemische en petrochemische fabrieken
Hier komen de lastigste corrosieproblemen om de hoek kijken, waarbij dikwijls hoge temperaturen en agressieve stoffen zijn betrokken. Bij het kraken van petroleumdistillaten wordt corrosie door waterstofsulfide bestreden met austenitisch roestvast staal. De stijgende bedrijfstemperatuur van katalytische kraakinstallaties (tot 700°C) heeft geleid tot een groter gebruik van roestvast staal, dat lager gelegeerd staal en koolstofstaal vervangt.
De chemische industrie beschouwt austenitisch roestvast staal als een standaardconstructiemateriaal voor de productie van zuren, ammoniak, kunstmest en kunststoffen. Vaak moet er een compromis worden gezocht tussen de hoge mechanische sterkte van sommige van de nieuwe legeringen en hun ietwat lagere corrosieweerstand. Succesvolle exploitatie van fabrieken voor gasvormig en vloeibaar maken van steenkool, voor het gebruik van geothermische energie en andere opkomende processen, hangt af van het gebruik van zeer hooggelegeerd roestvast staal om weerstand te kunnen bieden aan de uiterst zware corrosieve omstandigheden die hierbij optreden.

8.11 Lucht- en ruimtevaart toepassingen
Vliegtuigontwerpers zoeken naar een hoge sterkte/gewichtsverhouding bij zowel kamertemperatuur als bij hoge temperatuur in combinatie met goede weerstand tegen corrosie en oxidatie. Roestvast staal komt in grote mate aan deze eisen tegemoet. Het is economisch en wordt daardoor voor vele toepassingen in hedendaagse vliegtuigen gebruikt, zoals motorgondels, verstuivers en constructiedelen.
In ruimtevaartuigen worden de precipitatiehardende typen gebruikt voor raketmantels, terwijl er austenitische typen worden genomen voor brandstoftanks. De Atlas-en Centaurraketten waren voornamelijk geconstrueerd van austenitisch roestvast staal en de mantel van de Explorer XVII, met een diameter van 89 cm, is gemaakt van roestvast staal.

9. Enkele metallurgische principes

De mechanische eigenschappen en dus de fabricage en het gebruik van een metaal of legering hangen af van zijn toestand, dat wil zeggen zijn inwendige structuur. Het is deze inwendige structuur die op zijn beurt niet alleen afhangt van de samenstelling, maar ook van de voorafgaande vervorming en warmtebehandeling.

9.1 Structuur van metalen
Vaste metalen zijn kristallijn, dat wil zeggen hun atomen zijn op regelmatige wijze gestapeld. Van de vele atoomstapelingen die voorkomen in metalen, hoeven er hier maar twee te worden beschreven. De eerste stapeling wordt kubisch ruimtelijk gecentreerd (afgekort k.r.g.) rooster genoemd en is weergegeven op afbeelding la, waar een eenheidscel in deze stapeling is te zien. De tweede stapeling wordt kubisch vlakkengecentreerd (afgekort k.v.g.) rooster genoemd, waarvan de eenheidscel is weergegeven op afbeelding lb. De diameter van een ijzeratoom bedraagt ongeveer 2,3 x 10-8 cm. Dus een heel klein stukje ijzer dat nog zichtbaar is bevat miljarden meer atomen dan er mensen op aarde zijn. Dit zeer grote aantal atomen, dat statistische fluctuaties vereffent, maakt het gedrag van vast metaal met redelijke afmetingen goed voorspelbaar.
In een enkel kristal ijzer bij temperaturen beneden 910°C zijn de ijzeratomen gerangschikt volgens het kubisch ruimtelijk gecentreerd rooster. Deze structuur staat bekend als alfa-ijzer of ferriet. Tussen 910° en 1400°C zijn de ijzeratomen gerangschikt volgens het kubisch vlakkengecentreerd rooster, dat bekend staat onder de naam gamma-ijzer of austeniet.

Afb. 1 a) Kubisch ruimtelijk gecentreerd (k.r.g.) rooster.
b) Kubisch vlakken gecentreerd (k.v.g.) rooster.

Tussen 1400°C en de smelttemperatuur (1540°C) gaat het ijzer weer over in het kubisch ruimtelijk gecentreerde rooster, het wordt dan niet meer alfa-ijzer of ferriet genoemd maar delta-ferriet.
Hoewel het voorgaande een redelijke beschrijving geeft van de twee structuren van zuivere ijzerkristallen, moeten er twee complicerende factoren in rekening worden gebracht. De eerste factor hangt samen met het feit dat een brok metaal gewoonlijk bestaat uit heel veel kristallen. Onder de microscoop kunnen die kristallen na een etsbehandeling heel goed zichtbaar worden gemaakt. De structuur van een stuk redelijk zuiver koolstofstaal is te zien op afbeelding 2.

Afb. 2 Microstructuur van redelijk zuiver koolstofstaal.

De afzonderlijke kristallen zijn allemaal opgebouwd uit (voornamelijk) ijzeratomen en het enige verschil is dat hun oriëntaties van elkaar verschillen, zie afbeelding 3.

Afb. 3 Oriëntatieverschillen van aan elkaar grenzende kristallen.

Dit verschil in oriëntatie leidt tot wat kristalgrenzen wordt genoemd. Ter plaatse van deze kristalgrenzen, die niet scherp zijn getrokken maar veeleer overgangszones zijn, heerst een zekere mate van wanorde, zie afbeelding 4.

Afb. 4 Atomaire wanorde op een korrelgrens.

Tweedimensionaal verschijnt een kristalgrens in de vorm van een lijn, maar in een driedimensionaal vast stuk metaal zijn kristalgrenzen oppervlakken tussen naburige kristallen. De wanorde van de atomen in deze grensvlakken hangt samen met een uitgesproken reactiviteit. De tweede factor is het gevolg van het feit dat technisch bruikbare metalen zelden zuivere elementen zijn. Zo is roestvast staal een legering van tenminste ijzer en chroom. Er zijn ook nog andere elementen aanwezig.
Zo bestaat een ijzerlegering met 13 gewicht % chroom uit een willekeurig mengsel van ijzer- en chroomatomen. De chroomatomen hebben ongeveer dezelfde afmeting als de ijzeratomen en ongeveer een op zeven atomen in de legering is een chroomatoom. Dit mengsel van atomen in een kristal, waarvan de atomen van het tweede element eenvoudig zijn verdeeld in de structuur van het basiskristal, staat bekend als een vaste oplossing. In het beschreven voorbeeld worden de chroomatomen aangetroffen op plaatsen die anders door ijzeratomen worden ingenomen. De vaste oplos¬sing heet daarom substitutioneel.
Koolstof en stikstof worden interstitiële elementen in staal genoemd, omdat hun atoomafmetingen zo klein zijn ten opzichte van het ijzeratoom dat ze in zowel het kubisch ruimtelijk gecentreerde als in het kubisch vlakkengecentreerde kristalrooster tussen de ijzeratomen een plaatsje kunnen vinden. In het kubisch vlakkengecentreer¬de rooster lukt dat beter dan in het kubisch ruimtelijk gecentreerde rooster en daarom is de oplosbaarheid van koolstof en van stikstof in austeniet groter dan in ferriet. Dit wordt geïllustreerd door tabel 4.

Tabel 4. Oplosbaarheid van koolstof en stikstof in a- en g-ijzer.

De oplosbaarheid van koolstof in austeniet kan oplopen tot maximaal 2,04%, terwijl dat in ferriet niet meer is dan 0,2%. Stikstof vertoont dezelfde trend. Het is van belang om op te merken dat de oplosbaarheid van stikstof iets hoger is dan die van koolstof. omdat de atoomstraal van stikstof iets kleiner is dan die van koolstof. Voornoemde gegevens gelden voor zuiver ijzer. In het Fe-Cr- legeringssysteem. zoals dat van roestvast staal, is de oplosbaarheid van interstitiële elementen kleiner, maar ook dan geldt hetzelfde verschil tussen de oplosbaarheid in austeniet en ferriet. In austenitisch roestvast staal bijvoorbeeld varieert de oplosbaarheid van koolstof met de temperatuur en is bij 1100°C en hoger ongeveer 0,1%. Als er meer koolstof aanwezig is dan 0,1% dan kan dat overschot geen plaats vinden in de vaste oplossing en zal zich binden met chroom tot chroomcarbide dat in de vorm van een separate fase precipiteert (uitscheidt).
Onder de microscoop kan een vaste oplossing niet worden onderscheiden van een zuiver element (hoogstens door soms een kleurverandering). Afbeelding 5 toont de microstructuuropname van een austenitisch roestvast staal: een vaste oplossing van ijzer, chroom en nikkel. Vergelijk deze opname eens met afbeelding 2.

Afb. 5 Microstructuur van austenitisch roestvast staal.

Als de oplosbaarheid in vaste toestand van een bepaald element wordt overschreden dan ontstaat er, zoals hierboven al is opgemerkt, een tweede fase door de vorming van chroomcarbide. De chroomcarbidemoleculen hebben de neiging om zich uit te scheiden op kristalgrenzen en als ze voldoende volume bezitten kunnen ze onder de microscoop worden waargenomen, zie afbeelding 6.
Met dit in gedachten kan een begin worden gemaakt met het krijgen van enig inzicht in de structuur van ferritische en austenitische roestvast-staalsoorten. De ferritische soort heeft de ruimtelijk gecentreerde kubische structuur van alfa- ijzer en al naargelang de samenstelling zijn er tussen de een op acht en een op drie ijzeratomen vervangen door chroomatomen. De structuur bevat ook een klein aantal mangaanatomen alsmede atomen van andere elementen, die alle de plaats innemen van ijzeratomen. Er is ook koolstof aanwezig: sommige koolstofatomen nemen interstitiële plaatsen in tussen de roosteratomen en andere vormen carbiden, die aanwezig kunnen zijn op de kristalgrenzen of (en dit hangt af van de voorgeschiedenis van de legering) verdeeld binnenin de kristallen.

Afb. 6 Chroomcarbide uitgescheiden op korrelgrenzen.

Bij de austenitische soort zorgt toevoeging van nikkel voor de stabilisering van de vlakkengecentreerde kubische structuur (die voor zuiver ijzer stabiel is tussen 1400° en 910°C) tot bij kamertemperatuur. In de gewone legering met rond de 18% chroom en 8% nikkel zou een atoomrangschikking worden verwacht zoals afgebeeld op afbeelding I b, maar dan met ongeveer een op elke vijf atomen een chroomatoom en op ongeveer een op dertien atomen een nikkelatoom, dus een substitutionele vaste oplossing van chroom en nikkel in ijzer. Ook nu zijn er atomen van andere elementen aanwezig. Koolstof bevindt zich weer in ruimten tussen de atomen, maar kan ook carbiden vormen, afhankelijk van de voorgeschiedenis van de legering.

9.2 Hardingsmechanismen
Zuiver ijzer heeft een zeer lage rekgrens. IJzer kan worden gelegeerd met verschei¬dene interstitiële elementen en door een combinatie van enkele hardingsmechanismen kan dit resulteren in een breed scala van mechanische sterkten met bruikbare technische eigenschappen.
Er bestaan enkele basismechanismen om staal te harden. De belangrijkste daarvan zijn: vervormingsharding (deformatieharding), martensietharding, oplosharding door interstitiële respectievelijk substitutionele legeringselementen, korrelverfijning en precipitatieharding, ook wel uitscheidingsharding of veroudering genaamd.

9.3 Deformatieharding
Als een metaal of legering plastisch, dat wil zeggen blijvend, wordt vervormd door buigen, knijpen, hameren of enige andere handeling waarbij de rekgrens wordt overschreden, wordt het harder en sterker, tegelijkertijd neemt de taaiheid af. Dit effect, deformatieharding, gaat gepaard met een vervorming van de kristallen en onder de microscoop heeft de deformatiegeharde structuur het uiterlijk van afbeelding 7. De oorspronkelijke eigenschappen van het metaal kunnen worden hersteld door het metaal te verhitten boven de rekristallisatietemperatuur. Sommige metalen, en lood is er zo een, hebben een rekristallisatietemperatuur die ongeveer samenvalt met de kamertemperatuur, vandaar dat ze bij kamertemperatuur niet hardbaar zijn door deformatie.
De rekristallisatietemperatuur hangt af van de mate van plastische vervorming, de zuiverheid van het metaal en toevoeging van legeringselementen. Hoe hoger de mate van plastische vervorming, des te lager is de rekristallisatietemperatuur. Toevoeging van legeringselementen daarentegen verhoogt de rekristallisatietemperatuur. De kristalstructuur beïnvloedt eveneens de deformatieharding: een austenietstructuur geeft snellere deformatieharding dan een ferrietstructuur. Zuiver ijzer kan al rekristalliseren bij 150°C; austenitisch roestvast staal begint pas te rekristalliseren bij ongeveer 700°C.
Verschillende legeringen reageren elk op hun eigen manier op koude deformatie. Soms gaat een aanzienlijke sterktetoename samen met een veroudering van kristalstructuur. Als sommige austenitische roestvast-staaltypen bijvoorbeeld koud worden bewerkt, dan heeft de vlakkengecentreerde kubische rangschikking van de atomen de neiging om over te gaan in de ruimtelijk gecentreerde kubische structuur. Dit verschijnsel veroorzaakt een uitgesproken stijging van de hardheid en de sterkte. Als een metaal wordt bewerkt boven zijn rekristallisatietemperatuur dan wordt er gezegd dat het warm wordt bewerkt en dan mag worden aangenomen dat er een simultaan proces plaatsvindt van vervorming en rekristallisatie.

Afb. 7 Microstructuur van gedeformeerd roestvast staal.

9.4 Martensietharding
Als een stuk staal wordt verhit en dan in water wordt ondergedompeld, dan is de hardheid ervan toegenomen. Dit harden hangt samen met een verandering van de kristalstructuur van vlakkengecentreerd kubisch naar een gewijzigde structuurvorm, maar de hardheidstoename wordt teweeggebracht door de koolstofatomen. In grote lijnen komt dat op het volgende neer: het koolstofatoom heeft in het austeniet redelijk de ruimte (de vlakkengecentreerde kubische stapeling van ijzer kan tot ongeveer 1 gewichts-% koolstof herbergen in de ruimten tussen de atomen, met of zonder chroom). Als de legering wordt afgekoeld en de ijzeratomen hun ruimtelijk gecentreerde kubische rangschikking innemen, zitten de koolstofatomen niet meer zo comfortabel, omdat de ruimten tussen de ijzeratomen niet langer groot genoeg zijn om het koolstofatoom te herbergen. Bij langzaam afkoelen kleeft de koolstof vast aan de omringende atomen en vormt waar het kan carbiden en uitscheidingen. Als de afkoeling heel snel gaat is er geen tijd voor de koolstofatomen om carbiden te vormen die zich vervolgens uitscheiden: ze zijn gevangen in de nieuw gevormde ruimtelijk gecentreerde kubische structuur waarin ze niet zo makkelijk zijn onder te brengen. Daarom is de structuur sterk vervormd door de aanwezigheid van de koolstofatomen en deze vervorming brengt een toename van de hardheid en de sterkte teweeg. De snel afgekoelde structuur staat bekend als martensiet. De afkoelsnelheid die nodig is om zo’n structuur te produceren hangt af van de samenstelling van de legering: in het algemeen geldt dat hoe meer legeringselement er aanwezig is des te langzamer de afkoelsnelheid kan zijn om martensiet te produceren. Bij de samenstelling van roestvast staal is afkoelen in lucht al vaak voldoende om de harde, martensitische structuur te vormen. De feitelijke hardheid die wordt bereikt hangt echter volledig af van de hoeveelheid koolstof in het staal: hoe meer koolstof. des te harder en sterker, maar des te brosser ook wordt dan het staal na harden.
Martensitisch materiaal is gewoonlijk niet taai genoeg, vooral als het koolstofgehalte veel hoger is dan 0,1%. Om de taaiheid te verbeteren wordt het staal ontlaten: daarbij wordt het verhit zodat de martensiet uiteen begint te vallen en sommige koolstofatomen de gelegenheid vinden om carbiden te vormen. Dit alles heeft tot resultaat dat de vervorming van de kristallen afneemt. Dit gaat ten koste van de mechanische sterkte.

9.5 Oplosharding in vaste toestand door interstitiële atomen
Koolstof en stikstof zijn de twee elementen die voor een aanzienlijke toename kunnen zorgen van de sterkte van ijzer en aldus van ijzer staal maken. De oplosbaarheid van deze beide elementen is zoals al eerder gezegd hoger in austeniet dan in ferriet. Dit vormt de grondslag voor martensietharding, hetgeen al is behandeld. In staal waarvan de austeniet stabiel is bij kamertemperatuur kunnen koolstof maar vooral stikstof in vaste oplossing de sterkte aanzienlijk verhogen.

9.6 Oplosharding in vaste toestand door substitutionele atomen
De verschillende elementen die met ijzer vaste oplossingen kunnen geven verhogen de sterkte in verschillende mate. Het is echter geen erg krachtig hardingsmechanisme van staal bij kamertemperatuur.

9.7 Korrelverfijning
Verfijning van de korrelgrootte vormt een belangrijk verstevigingsmechanisme voor staal en het is vooral zeer bruikbaar voor ferritisch roestvast staal. Aangezien geldt dat de rekgrens hoger is naarmate de korrelgrootte fijner is, wordt bij de moderne staalbereiding de uiteindelijke ferrietkorrelgrootte nauwkeurig onder controle gehouden.

9.8 Precipitatieharding
Het verschijnsel precipitatieharding, ook wel uitscheidingsharding of veroudering genoemd, komt veel voor bij aluminiumlegeringen. Het algemene principe is het produceren van een sterk onderkoelde vaste oplossing waar tijdens verouderen verbindingen uitscheiden. Net zoals het mogelijk is om een vloeibare oplossing van zout in water sterk te onderkoelen door snel en voorzichtig af te koelen, zo kan ook een sterk onderkoelde vaste oplossing worden verkregen. Bij kamertemperatuur hebben we dan een vaste oplossing die niet stabiel is. maar metastabiel: er zijn meer atomen van legeringselementen in oplossing dan de structuur in werkelijkheid kan herbergen. Als de structuur de gelegenheid hiervoor krijgt dan zullen deze overtollige atomen een aparte fase kunnen vormen. Deze gelegenheid wordt gevormd door de tijd en kan worden bevorderd door toevoer van wat warmte.
Gedurende de beginstadia van het precipitatieproces komen de overtollige atomen van hun plaats en gaan zich met andere omringende atomen combineren. Na verloop van tijd zullen ze precipitaten vormen die onder de microscoop zichtbaar zijn. Het is echter gedurende de vroege stadia, voordat de precipitaten zichtbaar zijn, dat de grootste sterktetoename optreedt: dus tijdens wat genoemd wordt het precipitatiestadium. Als er zichtbare precipitaten zijn ontstaan is de sterkte gewoonlijk op zijn retour en heet de legering oververouderd
De precipitaten die samengaan met het hardingsproces zijn zeer complex van structuur. Bij precipitatiehardend roestvast staal worden elementen (aluminium, molybdeen, koper) toegevoegd die werkzaam zijn in het precipitatiehardingsproces en ze ondergaan speciale warmtebehandelingen om de eerste oververzadigde vaste oplos¬sing te produceren alsmede ten behoeve van het daarop volgende precipitatiestadium.

10. Warmtebehandelingen

10.1 Zachtgloeien
Het doel van zachtgloeien is het metaal in de zachte toestand brengen. Deze behandeling moet niet worden verward met ontlaten, dat een onlosmakelijk onderdeel vormt van de dubbele behandeling die bestaat uit afschrikken en ontlaten en die is bedoeld om een gewenste combinatie te verkrijgen van sterkte en taaiheid in een hardbaar staal.
Zachtgloeien is voor elk materiaal weer anders. Zo kan martensitisch roestvast staal worden zachtgegloeid door het te verhitten boven de kritische temperatuur, dus tot in het austenietgebied, en dan zo langzaam af te koelen, dat er in plaats van martensiet ferriet ontstaat. Ook mogelijk is zachtgloeien door te verhitten tot even onder de kritische temperatuur waarbij de eerder gevormde martensiet uiteenvalt. De bedoeling is niet het verkrijgen van een bevredigende combinatie van sterkte en taaiheid, zoals dat wel het geval is bij afschrikken en ontlaten, maar puur en alleen het in een zachte toestand brengen. Zachtgloeien bij hogere temperaturen geeft een zachter metaal. Bij austenitisch en ferritisch roestvast staal is er geen duidelijk waarneembaar verschil tussen zachtgloeien boven en even onder de kritische temperatuur. Omdat austenitisch roestvast staal niet kan worden gehard via de martensietomzetting, heft zachtgloeien de hardheid op die is ontstaan door koudvervormen. Zachtgloeien kan ook zorgen voor het weer in oplossing doen gaan van chroomcarbiden die zich op de korrelgrenzen hebben afgezet of binnenin de korrels van austenitisch roestvast staal. In dat geval wordt er ook wel gesproken van oplosgloeien.

10.2 Spanningsarmgloeien
De warmtebehandeling die wordt aangeduid als spanningsarmgloeien (er wordt ook wel gesproken van spanningsvrijgloeien) is in feite een zachtgloeibehandeling. De bedoeling van spanningsarmgloeien is niet het zachtmaken van het staal (hoewel dat natuurlijk wel kan gebeuren), maar het verlagen van mechanische restspanningen die in het materiaal zijn geïntroduceerd tijdens vormgeving en/of laswerkzaamheden.

10.3 Homogeengloeien
Bij het homogeengloeien wordt het materiaal op een dusdanig hoge temperatuur gebracht dat de atomen zich met een redelijke snelheid in het metaal kunnen verplaatsen (diffunderen). Met deze gloeibehandeling kunnen verschillen in uitscheidingen worden vereffend, hetgeen vooral wenselijk is bij precipitatiehardende roestvast-staaltypen. De gloeitemperatuur bedraagt 1100°C. Austenitisch roestvast stalen gietstukken moeten na een homogeengloeiing snel worden afgekoeld.

10.4 Nitreren
Met nitreren kunnen dunne, maar zeer harde oppervlakken worden verkregen met uitstekende slijtvastheid en verbeterde vermoeiingseigenschappen. Het proces bestaat in principe uit het onderwerpen van het werkstuk aan een actieve stikstofhou¬dende atmosfeer, gewoonlijk ammoniak, bij ongeveer 540°C. Nadien hoeft niet te worden afgeschrikt.
De respons op het nitreren hangt af van de legeringssamenstelling. Roestvast staal kan, voornamelijk door zijn chroomgehalte, worden genitreerd (de austenitische typen heel moeilijk) en er ontstaat gedurende een 48 uur durende behandeling een laag met een dikte tussen 0,1 en 0,2 mm. Na deze periode neemt de laagdikte nauwelijks toe, zodat een behandeling langer dan 48 uur weinig effect sorteert.
Alvorens te gaan nitreren moet het werkstuk spanningsarm worden gegloeid en het nitreren moet de laatste warmtebehandeling zijn in geval er meer dan één warmtebe¬handeling wordt gegeven. Er ontstaat wat aangroei als gevolg van de vorming van de nitridelaag en er zijn wat experimenten nodig om nauwkeurig te kunnen vaststellen welke vormveranderingen onder gegeven omstandigheden zijn te verwachten. Het roestvast-staaloppervlak moet worden gedepassiveerd door een reductieproces of enige andere geschikte methode om een oxidelaag te verwijderen en absolute reinheid is essentieel.
Genitreerde roestvast stalen onderdelen worden onder andere met succes toegepast voor klepstelen, assen, lagers en vezelgeleiders. De corrosieweerstand van het roestvaste staal neemt als gevolg van de nitreerbehandeling aanzienlijk af en om deze reden moet het gedrag ervan in corrosieve milieus proefondervindelijk worden vastgesteld.

10.5 Praktische kanten
Eisen ten aanzien van warmtebehandeling beginnen met een grondige reiniging van de werkstukken. Sporen van organisch materiaal, vingerafdrukken, potloodstrepen moeten volledig worden verwijderd. Rekken voor in de ovens moeten van materiaal zijn gemaakt, dat het te behandelen roestvast staal niet verontreinigt. In het algemeen wordt voor dat doel gebruik gemaakt van roestvast staal of van een hittevaste nikkel-legering.
Het verhitten kan plaatsvinden in een oven, zoutbad, inductiespoel of open vlam. Dat laatste beperkt zich tot verhitten met een toorts als onderdeel van een lascyclus. Zachtgloeien door middel van inductie is ook toepasbaar voor het warmtebehandelen van lassen en het is in het bijzonder geschikt bij continue productie of bij een opeenvolgende reeks van individuele stuks. Ovens en zoutbaden komen echter het vaakst voor.

Ovens
Verhitten kan plaatsvinden met branders of met gloeidraad. Roestvast staal wordt gewoonlijk verhit in een atmosfeer bestaande uit lucht en de oxidehuid wordt naderhand verwijderd door te beitsen. De mate van oxidevorming kan in open ovens worden beperkt door beheersing van het lucht-brandstofmengsel en het gevaar voor opkoling wordt vermeden door te zorgen voor voldoende vrije zuurstof in de atmo¬sfeer.
Extern opgewekte atmosferen van het endotherme soort voldoen meestal niet als gevolg van hun neiging tot opkoling. Verder kan hun waterstofgehalte leiden tot verbrossing van de martensitische roestvast-staaltypen. Atmosferen van het exotherme type voldoen wel, maar veroorzaken soms wat oxidevorming.
Om volledige inertie te verkrijgen kan gebruik worden gemaakt van argon of van helium, maar de hoge kosten daarvan zijn zelden te rechtvaardigen. Vandaar dat voor blankgloeien gewoonlijk gedissocieerde ammoniak wordt gebruikt. Om nitreren te vermijden, moet de ammoniak zijn gedissocieerd bij een hoge temperatuur: 980°C vertegenwoordigt een redelijk compromis tussen een zo volledig mogelijke dissocia¬tie met een economische snelheid en aantasting van de apparatuur. Het gas dat voor blankgloeien wordt toegepast moet droog zijn. Dauwpunten met waarden van niet lager dan -60° tot -75°C zijn aan te bevelen.
Temperatuurbeheersing, noodzakelijk bij alle warmtebehandelingsprocessen, is van bijzonder gewicht bij warmtebehandeling van roestvast staal, omdat bevredigende temperatuursstrajecten dikwijls worden ingeperkt door pogingen om verbrossing of sensitisering te vermijden. Waterstofverbrossing kan optreden in de martensitische roestvast-staaltypen als gevolg van het opnemen van waterstof in de oven. Dit ver¬schijnsel treedt gewoonlijk niet op als de afkoelsnelheid tamelijk laag is en als het optreedt kan het worden opgeheven door ontlaten bij een betrekkelijk lage temperatuur.

Zoutbaden 
Warmtebehandeling van martensitisch roestvast staal kan heel goed plaatsvinden door de werkstukken te verhitten in gesmolten zout. Advies over geschikte zouten, containers en verhittingsmethoden kan het best worden ingewonnen bij leveranciers. Zouten die meestal worden gebruikt zijn natriumcarbonaat of bariumchloride (waarschijnlijk met toevoeging van nog andere chloriden). Het zoutbad waarin roestvast staal wordt verhit moet bij voorkeur niet voor nog andere metalen worden gebruikt, teneinde problemen met verontreiniging te voorkomen.
Behandeltijden kunnen het beste proefondervindelijk worden vastgesteld. Zodra het werkstuk uit het zoutbad wordt gehaald moet het zo snel mogelijk grondig van alle zout worden ontdaan. Zoutbaden kunnen uiteraard ook worden gebruikt voor zachtgloeien: of er een zoutbad wordt genomen of een oven is een economische beslissing.

Dit is een artikel uit de kennisbank van www.alurvs.nl de grootste online bibliotheek op het gebied van Roestvast Staal en Aluminium.