Koolstof is een van de belangrijkste elementen van industrieel staal. De eigenschappen en structuur van staal worden grotendeels bepaald door het koolstofgehalte en de verdeling ervan. Het effect van koolstof is met name significant in roestvast staal. De invloed van koolstof op de structuur van roestvast staal manifesteert zich hoofdzakelijk op twee manieren. Enerzijds stabiliseert koolstof austeniet, met een groot effect (ongeveer 30 keer zo groot als dat van nikkel). Anderzijds vormt koolstof, vanwege de hoge affiniteit met chroom, een complexe reeks carbiden. Daarom is de rol van koolstof in roestvast staal, wat betreft sterkte en corrosiebestendigheid, tegenstrijdig.
Door de wetmatigheid van deze invloed te erkennen, kunnen we roestvrij staal met een verschillend koolstofgehalte kiezen op basis van de verschillende gebruikseisen.
De standaard chroomconcentratie voor de vijf staalsoorten 0Cr13~4Cr13, die het meest in de industrie worden gebruikt en het laagste gehalte hebben, is bijvoorbeeld vastgesteld op 12~14%. Hierbij wordt rekening gehouden met de factor dat koolstof en chroom chroomcarbide vormen. Het doorslaggevende doel is dat na de combinatie van koolstof en chroom tot chroomcarbide het chroomgehalte in de vaste oplossing niet lager zal zijn dan het minimale chroomgehalte van 11,7%.
Wat deze vijf staalsoorten betreft, verschillen de sterkte en corrosiebestendigheid door het koolstofgehalte. De corrosiebestendigheid van 0Cr13~2Cr13-staal is beter, maar de sterkte is lager dan die van 3Cr13- en 4Cr13-staal. Het wordt voornamelijk gebruikt voor de vervaardiging van constructieonderdelen.
Door het hoge koolstofgehalte kunnen de twee staalsoorten een hoge sterkte bereiken en worden ze voornamelijk gebruikt bij de vervaardiging van veren, messen en andere onderdelen die een hoge sterkte en slijtvastheid vereisen. Een ander voorbeeld: om interkristallijne corrosie van 18-8 chroom-nikkelroestvrij staal tegen te gaan, kan het koolstofgehalte van het staal worden verlaagd tot minder dan 0,03%, of kan een element (titanium of niobium) met een grotere affiniteit dan chroom en koolstof worden toegevoegd om de vorming van carbide te voorkomen. Bijvoorbeeld, wanneer hoge hardheid en slijtvastheid de belangrijkste eisen zijn, kunnen we het koolstofgehalte van het staal verhogen en tegelijkertijd het chroomgehalte dienovereenkomstig verhogen, om zo te voldoen aan de eisen van hardheid en slijtvastheid, en rekening te houden met een zekere corrosiebestendigheid. Bij industrieel gebruik als lagers, meetinstrumenten en messen met roestvrij staal 9Cr18 en 9Cr17MoVCo, is, ondanks een koolstofgehalte van 0,85 tot 0,95%, de corrosiebestendigheid nog steeds gegarandeerd omdat het chroomgehalte dienovereenkomstig is verhoogd.
Over het algemeen is het koolstofgehalte van roestvrij staal dat momenteel in de industrie wordt gebruikt relatief laag. De meeste soorten roestvrij staal hebben een koolstofgehalte van 0,1 tot 0,4%, en zuurbestendig staal heeft een koolstofgehalte van 0,1 tot 0,2%. Roestvrij staal met een koolstofgehalte van meer dan 0,4% vertegenwoordigt slechts een klein deel van het totale aantal soorten, omdat corrosiebestendigheid onder de meeste gebruiksomstandigheden het primaire doel van roestvrij staal is. Daarnaast is het lagere koolstofgehalte ook te danken aan bepaalde procesvereisten, zoals gemakkelijke lasbaarheid en koudvervorming.
Geplaatst op: 27 september 2022
