Oplossingsbehandeling van roestvrij staal
Om te begrijpen waarom roestvrij staal een oplossingsbehandeling vereist, moeten we eerst duidelijk maken wat het doel van deze behandeling is, welke functies ze vervult, welke materialen hiervoor nodig zijn en in welke industrieën ze meestal wordt toegepast.
Laten we eerst het proces bespreken. De oplossingsbehandeling wordt uitgevoerd om carbiden, γ’-fasen en andere neerslagen binnen de matrix op te lossen, waardoor een uniforme oververzadigde vaste oplossing ontstaat. Dit vergemakkelijkt de herneerslag van fijn verdeelde en gelijkmatig verspreide carbiden en γ’-versterkende fasen tijdens de daaropvolgende veroudering. Tegelijkertijd worden spanningen die door koud of warm bewerken zijn veroorzaakt, verlicht en kan de legering rekristalliseren. Ten tweede wordt de oplossingsbehandeling uitgevoerd om een geschikte korrelgrootte te bereiken, zodat de legering bestand blijft tegen kruip bij hoge temperaturen. De temperatuur voor de oplossingsbehandeling ligt meestal tussen ongeveer 980 °C en 1250 °C; deze wordt gekozen op basis van het neerslag- en oplosgedrag van de fasen in elke specifieke legering, evenals de service-eisen, om de noodzakelijke neerslagcondities voor de primaire versterkende fasen en een geschikte korrelgrootte te waarborgen.
- Veelgebruikte te behandelen materialen
Veelgebruikte materialen zijn onder meer SUS304, SUS303, SUS316, 1Cr18Ni9, 0Cr19Ni9 en andere austenitische roestvrij stalen. Naast austenitische roestvrij stalen hebben ook duplexroestvrij stalen en precipitatieharden roestvrij stalen – zoals 630, 17-4 en anderen – een oplossingsbehandeling nodig. Hun doelen zijn grotendeels vergelijkbaar.
- Doel van de behandeling
Het austenitische roestvrij staal wordt verwarmd tot ongeveer 1100 °C om de carbide-fasen volledig of grotendeels op te lossen, zodat het koolstof in de austeniet kan oplossen. Vervolgens wordt het snel afgekoeld tot kamertemperatuur, waardoor het koolstof in een oververzadigde toestand komt (waarbij het koolstof al gestabiliseerd is en niet langer in staat of kans heeft om chroomrijke carbiden met chroom te vormen). Deze warmtebehandelingsmethode wordt oplossingswarmtebehandeling genoemd.
De snelle afkoeling bij de oplossingswarmtebehandeling lijkt op het harden van gewoon staal, maar dit “harden” verschilt van dat van gewoon staal: de eerste is een verzachtende behandeling, terwijl de tweede een verharding betreft (met vorming van martensiet). Bovendien variëren de verwarmingstemperaturen voor het harden afhankelijk van de gewenste hardheid, maar bereiken nooit 1100 °C.
- Toepassingsvelden
Met de snelle industriële ontwikkeling is het gebruik van oplossingsbehandelingen steeds meer verbreid. De meest voorkomende toepassingsgebieden zijn diepgetrokken en gestanste onderdelen van roestvrij staal. Typische producten zijn vacuümflacons, eetborden, balgen en meer. Ook wordt het gebruikt in de medische industrie. Uiteraard zijn er talloze toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, opto-elektronica en de maritieme sector, die hier niet volledig worden opgesomd.
- Wat is het verschil tussen oplossingsbehandeling en harden?
De verschillen tussen oplossingsbehandeling en harden kunnen worden onderscheiden aan de hand van drie aspecten: materiaal, proces en doel.
Verschillende materialen:
Oplossingsbehandeling wordt over het algemeen toegepast op austenitische roestvrij stalen zoals 304, 316 en 630 (precipitatieharden roestvrij staal), terwijl harden voornamelijk wordt toegepast op roestvrij ijzeren soorten zoals 410, 420 (2Cr13) en 430 (3Cr13) – martensitische en ferritische roestvrij stalen.
Verschillende processen:
Dit is relatief eenvoudig te begrijpen. Oplossingsbehandeling verwijst naar een warmtebehandelingsproces waarbij de legering wordt verwarmd tot een hoogtemperatuurregio met één fase, isotherm wordt gehouden om overtollige fasen volledig in de vaste oplossing op te lossen, en vervolgens snel wordt afgekoeld om een oververzadigde vaste oplossing te verkrijgen.
Harden is een warmtebehandelingsproces waarbij staal boven de kritische temperatuur wordt verwarmd, gedurende een bepaalde tijd wordt gehouden en daarna wordt afgekoeld met een snelheid die hoger is dan de kritische afkoelingssnelheid, om een overwegend martensitisch niet-evenwichtig microstructuur te verkrijgen.
Verschillende doeleinden:
Zoals eerder vermeld, wordt oplossingsbehandeling uitgevoerd om de matrixstructuur van austenitisch roestvrij staal te wijzigen, terwijl harden een proces is dat wordt gebruikt om de hardheid en sterkte te verhogen.
