Roestvrij staal 431 vs 420: Uitgebreide vergelijking

Bij het kiezen van het juiste roestvast staal voor je toepassing is het cruciaal om de nuances tussen de verschillende kwaliteiten te begrijpen. Roestvast staal 431 en 420 zijn twee populaire keuzes die elk unieke kenmerken en voordelen bieden. Hoe verschillen hun chemische samenstellingen? Welke blinkt uit in slijtvaste toepassingen? In deze uitgebreide vergelijking gaan we dieper in op de specifieke eigenschappen van roestvast staal 431 vs 420 en onderzoeken we hun materiaaleigenschappen, warmtebehandelingseffecten en mechanische prestaties. Aan het einde van dit artikel zult u een duidelijk beeld hebben van welke kwaliteit het beste bij uw behoeften past. Klaar om de fijne kneepjes van deze twee staalsoorten te ontdekken? Laten we erin duiken.

Overzicht van roestvrij staal 431 en 420

Inleiding tot roestvrij staal 431 en 420

Roestvast staal 431 en 420 zijn beide martensitische roestvaste staalsoorten die bekend staan om hun hoge sterkte en hardheid. Hoewel ze enkele overeenkomsten delen, maken hun verschillen in chemische samenstelling, mechanische eigenschappen en typische toepassingen elke soort uniek.

Chemische samenstelling

Roestvast staal 431 bevat 15-17% chroom, waardoor het beter bestand is tegen corrosie en oxidatie dan roestvast staal 420, dat een lager chroomgehalte heeft van 12-14%. Roestvrij staal 431 bevat ook 1,25-2,50% nikkel, dat afwezig is in roestvrij staal 420. Deze toevoeging verbetert de taaiheid van 431. Deze toevoeging verbetert de taaiheid en corrosiebestendigheid van 431. Het koolstofgehalte van roestvrij staal 431 varieert van 0,12-0,20%, terwijl 420 een breder bereik heeft van 0,15-0,40%. Het hogere koolstofgehalte in 420 maakt het mogelijk om een grotere hardheid te bereiken na een warmtebehandeling.

Mechanische eigenschappen

Roestvast staal 431 heeft meestal een hogere treksterkte, variërend van 862 tot 1350 MPa, met gangbare waarden rond 1000-1200 MPa. Roestvrij staal 420 heeft daarentegen meestal een treksterkte van 700-750 MPa, maar kan tot 1586 MPa bereiken als het gehard is. De vloeigrens van roestvast staal 431 varieert van 655 tot 1055 MPa, waardoor het over het algemeen sterker is dan 420 vóór enig hardingsproces. Roestvrij staal 431 heeft een hardheid van 27-31 HRC, terwijl 420 na een warmtebehandeling een hogere hardheid van 50-55 HRC kan bereiken, waardoor 420 geschikter is voor slijtvaste toepassingen.

Corrosiebestendigheid

Door het hogere chroom- en nikkelgehalte is roestvast staal 431 beter bestand tegen corrosie dan 420. Hierdoor is 431 beter geschikt voor omgevingen die blootstaan aan vocht, chemicaliën of zeewater. Dit maakt 431 geschikter voor omgevingen die worden blootgesteld aan vocht, chemicaliën of zeeomstandigheden.

Typische toepassingen

Roestvrij staal 431 wordt vaak gebruikt in industrieën die een combinatie van hoge sterkte, taaiheid en corrosiebestendigheid vereisen. Typische toepassingen zijn ruimtevaartonderdelen zoals landingsgestellen en bevestigingsmiddelen, hardware voor de scheepvaart zoals schroefassen en pomponderdelen, auto-onderdelen zoals tandwielen en klepzittingen, en industriële apparatuur zoals kleppen en pompen.

Roestvrij staal 420 heeft de voorkeur voor toepassingen waarbij een hoge hardheid en slijtvastheid van cruciaal belang zijn. Gebruikelijke toepassingen zijn bestek en chirurgische instrumenten, slijtvaste onderdelen zoals lagers en mallen, en gereedschappen en apparatuur die een uitstekende hardheid vereisen.

Voor- en nadelen

Roestvrij staal 431 biedt een superieure corrosiebestendigheid, een hogere trek- en vloeigrens en een goede taaiheid en rek. Het heeft echter een matige hardheid in vergelijking met 420 en is duurder vanwege het nikkelgehalte. Aan de andere kant biedt roestvast staal 420 een uitstekende hardheid na warmtebehandeling en is het kosteneffectief door de afwezigheid van nikkel, waardoor het geschikt is voor slijtvaste toepassingen. De nadelen zijn een lagere corrosiebestendigheid en minder taaiheid en vervormbaarheid.

Vergelijking van materiaaleigenschappen

Chemische samenstelling

De chemische samenstelling van roestvrij staal 431 en 420 verschilt aanzienlijk, wat hun eigenschappen en gebruik beïnvloedt.

Roestvrij staal 431

• Chroom (Cr): 15-17%
• Nikkel (Ni): 1,25-2,50%
• Koolstof (C): 0,12-0,20%
• Andere elementen: Minder belangrijke legeringselementen

Roestvrij staal 420

• Chroom (Cr): 12-14%
• Nikkel (Ni): 0% (afwezig)
• Koolstof (C): 0,15-0,40%
• Andere elementen: Minder belangrijke legeringselementen

Roestvast staal 431 heeft een hoger chroomgehalte en bevat nikkel, die samen de corrosie- en oxidatiebestendigheid en taaiheid verbeteren ten opzichte van roestvast staal 420. Daarentegen heeft roestvast staal 420 een hoger koolstofgehalte, waardoor het na een warmtebehandeling een grotere hardheid bereikt.

Mechanische eigenschappen

De verschillende mechanische eigenschappen van roestvrij staal 431 en 420 beïnvloeden hun geschiktheid voor verschillende toepassingen.

Treksterkte en vloeigrens

• Roestvrij staal 431: De treksterkte varieert van 862 tot 1350 MPa, met gangbare waarden rond 1000-1200 MPa. De vloeigrens varieert van 655 tot 1055 MPa.
• Roestvrij staal 420: De treksterkte is over het algemeen 700-750 MPa, maar kan oplopen tot 1586 MPa bij uitharding. De vloeigrens is over het algemeen lager vóór uitharding.

Hardheid (HRC)

• Roestvrij staal 431: 27-31 HRC
• Roestvrij staal 420: 50-55 HRC (na warmtebehandeling)

Vervormbaarheid en taaiheid

• Roestvrij staal 431: Hogere vervormbaarheid en taaiheid, met een rek van ongeveer 19-20% bij een lengte van 50 mm.
• Roestvrij staal 420: Lagere vervormbaarheid en taaiheid door hogere hardheid.

Corrosiebestendigheid

De corrosieweerstand van roestvrij staal 431 is beter dan die van 420, voornamelijk door het hogere chroom- en nikkelgehalte. Hierdoor is 431 beter voor gebruik in vochtige, chemische of maritieme omgevingen. Hoewel roestvast staal 420 minder corrosiebestendig is, is het geschikt voor omgevingen waar slijtvastheid belangrijker is.

Fysische en thermische eigenschappen

Putweerstand (PREN)

• Roestvrij staal 431: ~16
• Roestvrij staal 420: ~14

Thermische diffusie

• Roestvrij staal 431: 7,0 mm²/s
• Roestvrij staal 420: 7,3 mm²/s

Stijfheid ten opzichte van gewicht (axiaal)

• Zowel 431 als 420: 14 punten

Sterkte/gewicht (axiaal)

• Roestvrij staal 431: 32-50 punten
• Roestvrij staal 420: 62 punten (hoger in uitgeharde toestand)

Slijtvastheid

Roestvrij staal 420 blinkt uit in slijtvastheid door zijn hoge hardheid na warmtebehandeling, waardoor het ideaal is voor toepassingen zoals bestek, chirurgische instrumenten en gereedschap. Roestvrij staal 431, met zijn matige hardheid, brengt slijtvastheid en duurzaamheid in evenwicht, waardoor het geschikt is voor toepassingen die zowel taaiheid als matige slijtvastheid vereisen.

Roestvast staal 431 en 420 bieden verschillende voordelen, afhankelijk van de toepassingseisen. De keuze hangt af van de balans tussen corrosiebestendigheid, hardheid, taaiheid en specifieke omgevingsfactoren.

Verschillen in chemische samenstelling

Het chroomgehalte in roestvrij staal 431 en 420 speelt een cruciale rol in hun corrosiebestendigheid. Roestvast staal 431 bevat 15,0-17,0% chroom, waardoor het beter bestand is tegen corrosieve omgevingen, met name oxidatie of omstandigheden op zee. Roestvrij staal 420 daarentegen heeft een chroomgehalte van 12,0-14,0%, dat weliswaar nog enige corrosiebestendigheid biedt, maar niet zo robuust is als dat van 431.

Nikkel is een belangrijk verschil tussen deze twee kwaliteiten. Roestvrij staal 431 bevat 1,25-2,50% nikkel, wat de taaiheid, vervormbaarheid en weerstand tegen spanningscorrosie verbetert. Deze toevoeging maakt 431 duurzamer en beter geschikt voor veeleisende omgevingen. Anderzijds bevat roestvast staal 420 geen nikkel, wat resulteert in een lagere taaiheid en minder weerstand tegen corrosie in vergelijking met 431.

Het koolstofgehalte beïnvloedt de hardheid en slijtvastheid van deze staalsoorten. Roestvrij staal 420 heeft een hoger koolstofgehalte, variërend van 0,15-0,40%, waardoor het een grotere hardheid en slijtvastheid heeft na een warmtebehandeling. Dit maakt 420 ideaal voor toepassingen die een hoge hardheid vereisen, zoals snijgereedschappen en chirurgische instrumenten. Roestvast staal 431, met een koolstofgehalte van 0,12-0,20%, brengt hardheid en taaiheid in balans, waardoor het minder bros is en veelzijdiger in toepassingen die zowel sterkte als gematigde slijtvastheid vereisen.

Beide roestvast staalsoorten bevatten tot 1,0% mangaan en silicium. Mangaan werkt als desoxidatiemiddel en verbetert de sterkte en hardheid, terwijl silicium de sterkte en oxidatiebestendigheid verbetert. Deze elementen zijn in vergelijkbare hoeveelheden aanwezig in zowel 431 als 420, waardoor hun mechanische eigenschappen worden verfijnd zonder dat de twee soorten significant van elkaar verschillen.

Zowel roestvast staal 431 als 420 bevatten lage gehaltes aan fosfor en zwavel om hun mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid te behouden. Een teveel aan fosfor kan de taaiheid verminderen en een hoog zwavelgehalte kan broosheid veroorzaken en de corrosiebestendigheid verlagen. Beide kwaliteiten beperken het fosforgehalte tot 0,04% en het zwavelgehalte tot 0,03%, zodat deze elementen hun prestaties niet negatief beïnvloeden.

Inzicht in deze verschillen in chemische samenstelling helpt bij het kiezen van de juiste roestvast staalsoort op basis van specifieke toepassingsvereisten, waarbij factoren zoals corrosiebestendigheid, hardheid en taaiheid tegen elkaar worden afgewogen.

Effecten van warmtebehandeling

Overzicht van warmtebehandelingsprocessen

Warmtebehandeling is een cruciaal proces bij de productie van roestvast staal, waaronder de kwaliteiten 431 en 420. Het omvat gecontroleerde verwarming en koeling om de fysieke en mechanische eigenschappen van het materiaal te veranderen. Het gaat om gecontroleerd verwarmen en afkoelen om de fysieke en mechanische eigenschappen van het materiaal te veranderen, waardoor eigenschappen als hardheid, sterkte en vervormbaarheid worden verbeterd.

Gloeien

Gloeien is een warmtebehandelingsproces dat wordt gebruikt om roestvrij staal zachter te maken, interne spanningen te verlichten en de vervormbaarheid te verbeteren.

• Roestvrij staal 431: Gloeien voor 431 roestvast staal houdt in dat het materiaal wordt verhit tot 815-900 °C en vervolgens in lucht wordt afgekoeld. Dit proces helpt de vervormbaarheid te herstellen en de spanningen te verlichten die zijn ontstaan tijdens het bewerken of vormen.
• Roestvrij staal 420: Bij het gloeien van 420 roestvrij staal wordt het verhit tot 816-899 °C, net als bij 431 roestvrij staal. Als alternatief kan het gegloeid worden bij een hoger bereik van 750-850 °C en langzaam afgekoeld worden in een oven of in lucht. Dit proces is essentieel om de hardheid te verminderen en de bewerkbaarheid te verbeteren.

Harden en afschrikken

Harden en afschrikken worden gebruikt om de hardheid en sterkte van roestvast staal te verhogen.

• Roestvrij staal 431: Harden gebeurt door verhitting tot 950-1000°C en vervolgens snel afkoelen in lucht of olie. Dit proces verbetert de sterkte van het materiaal aanzienlijk. Ontlaten is echter noodzakelijk om broosheid te voorkomen en een evenwicht te bereiken tussen hardheid en taaiheid.
• Roestvrij staal 420: Voor 420 roestvast staal bestaat het harden uit verhitting tot 950-1050°C en vervolgens snelle afkoeling in lucht of olie. Deze kwaliteit kan een hoge hardheid bereiken, meestal tussen 50-55 HRC, waardoor het ideaal is voor slijtvaste toepassingen.

Temperen

Temperen wordt gebruikt om brosheid te verminderen en de gewenste balans tussen hardheid en taaiheid te bereiken.

• Roestvrij staal 431: Temperen wordt uitgevoerd bij 370-565°C om de hardheid aan te passen en de taaiheid te verbeteren. Dit zorgt ervoor dat het materiaal duurzaam blijft zonder broos te worden.
• Roestvrij staal 420: Voor 420 roestvast staal houdt ontlaten over het algemeen in dat het wordt verhit tot 300-700°C. Het kritische bereik voor het ontlaten van 420 is 425-600°C om bros worden te voorkomen, wat de mechanische eigenschappen negatief kan beïnvloeden.

Belangrijkste verschillen in warmtebehandelingseffecten

Warmtebehandelingsprocessen zorgen voor duidelijke verschillen in de mechanische eigenschappen en toepassingen van roestvrij staal 431 en 420.

Hardheid en slijtvastheid

• Roestvrij staal 420: Bereikt een hogere hardheid na warmtebehandeling, meestal tussen 50-55 HRC. Dit maakt roestvast staal 420 geschikter voor toepassingen die een uitstekende slijtvastheid vereisen, zoals bestek en gereedschap.
• Roestvrij staal 431: Hoewel het gehard kan worden, bereikt 431 niet dezelfde hoge hardheidsniveaus als 420. De hardheid ligt over het algemeen rond 27-31 HRC, waardoor het minder geschikt is voor toepassingen met een hoge slijtvastheid, maar beter in balans is voor sterkte en taaiheid.

Corrosiebestendigheid

• Roestvrij staal 431: Biedt een superieure weerstand tegen corrosie in vergelijking met 420 vanwege het hogere chroom- en nikkelgehalte. Dit maakt het geschikter voor omgevingen die worden blootgesteld aan vocht, chemicaliën of zeeomstandigheden.
• Roestvrij staal 420: Heeft een lagere corrosiebestendigheid, wat het gebruik in zeer corrosieve omgevingen beperkt. De hoge hardheid maakt het echter geschikt voor toepassingen waarbij slijtvastheid kritischer is dan corrosiebestendigheid.

Mechanische eigenschappen

• Roestvrij staal 431: Vertoont een hogere treksterkte en vloeigrens dan 420 voor uitharding. Het kan koud worden bewerkt en gelast, maar de hogere sterkte en lagere vervormbaarheid vereisen zorgvuldige behandeling om scheuren te voorkomen.
• Roestvrij staal 420: Vertoont indrukwekkende mechanische eigenschappen na uitharding, met een treksterkte die kan oplopen tot 1586 MPa. De lagere vervormbaarheid en hogere hardheid kunnen het een uitdaging maken om mee te werken, waardoor precieze warmtebehandelingsomstandigheden nodig zijn om broosheid te voorkomen.

Toepassingen en overwegingen

Toepassingen

• Roestvrij staal 431: Ideaal voor toepassingen met hoge sterkte die zowel corrosiebestendigheid als mechanische duurzaamheid vereisen. Gebruikelijke toepassingen zijn onder meer ruimtevaartonderdelen, maritieme hardware, auto-onderdelen en industriële apparatuur.
• Roestvrij staal 420: Bij voorkeur voor toepassingen die een hoge hardheid en slijtvastheid vereisen, zoals bestek, chirurgische instrumenten, lagers, mallen en gereedschappen.

Overwegingen

• Precisie warmtebehandeling: Beide soorten hebben een nauwkeurige warmtebehandeling nodig om de gewenste eigenschappen te krijgen; een onjuiste behandeling kan broosheid of onvoldoende hardheid veroorzaken.
• Materiaalverwerking: Zorgvuldige behandeling tijdens koudvervormen is essentieel om broosheid en scheuren te voorkomen, vooral bij roestvast staal 431 vanwege de hogere sterkte en lagere vervormbaarheid.

Vergelijking van mechanische eigenschappen

Roestvrij staal 431 en 420 hebben verschillende treksterktes, wat hun gebruik in verschillende toepassingen beïnvloedt.

Treksterkte

Roestvrij staal 431

• Bereik862-1.350 MPa (zoals geleverd)
• Opbrengststerkte655-1.055 MPa

Roestvrij staal 431 behoudt een hoge treksterkte onder verschillende omstandigheden, waardoor het een robuuste keuze is voor toepassingen die duurzaamheid en sterkte vereisen.

Roestvrij staal 420

• Bereik700-750 MPa (standaardconditie)
• Maximaal: Tot 1.586 MPa na uitharden en spanningsontlasting

Hoewel roestvast staal 420 in zijn standaardtoestand een lagere treksterkte heeft, overtreft het 431 wanneer het gehard is, waardoor het geschikt is voor toepassingen met extreme belastingen na de behandeling.

Hardheid

De hardheid bepaalt de slijtvastheid en duurzaamheid van roestvast staal.

Roestvrij staal 431

• Hardheid27-31 HRC (zoals behandeld)

Hoewel roestvrij staal 431 een gemiddelde hardheid heeft, biedt het een evenwichtige slijtvastheid en taaiheid. Het is echter minder slijtvast dan 420.

Roestvrij staal 420

• Hardheid: 50-55 HRC na warmtebehandeling

Roestvrij staal 420 bereikt een aanzienlijk hogere hardheid na een warmtebehandeling, waardoor het ideaal is voor toepassingen die een uitstekende slijtvastheid vereisen, zoals snijgereedschappen en chirurgische instrumenten.

Taaiheid en vervormbaarheid

Taaiheid en vervormbaarheid zijn cruciaal voor toepassingen met mechanische spanning en impact.

Roestvrij staal 431

• Rek: 19-20% (in 50mm)

Roestvast staal 431 heeft een betere vervormbaarheid, waardoor het geschikt is voor toepassingen waar flexibiliteit en slagvastheid belangrijk zijn. Bovendien maken de magnetische eigenschappen het nuttig in mechanische en elektrische onderdelen.

Roestvrij staal 420

• Afweging: Harden vermindert de vervormbaarheid

Hoewel roestvast staal 420 een hoge hardheid biedt, vermindert het hardingsproces de vervormbaarheid, waardoor het gebruik in scenario's met een hoge impact wordt beperkt zonder de slijtvastheid in gevaar te brengen.

Corrosiebestendigheid

Corrosiebestendigheid is een kritieke eigenschap voor materialen die worden blootgesteld aan ruwe omgevingen.

Roestvrij staal 431

• Chroomgehalte: 15-17% met 1,25-2,5% nikkel

Het hogere chroom- en nikkelgehalte in roestvrij staal 431 zorgt voor een superieure corrosiebestendigheid, waardoor het geschikt is voor maritieme en industriële omgevingen waar blootstelling aan vocht en chemicaliën overheersend is.

Roestvrij staal 420

• Chroomgehalte: 12-14% (geen nikkel)

Roestvrij staal 420, met een lager chroomgehalte en zonder nikkel, biedt minder weerstand tegen corrosie in vergelijking met 431. Het is minder geschikt voor zeer corrosieve omgevingen, maar presteert goed in toepassingen waar slijtvastheid prioriteit heeft.

Toepassingen

Beide roestvast staalsoorten worden gebruikt in verschillende industrieën, afhankelijk van hun mechanische eigenschappen.

Roestvrij staal 431

Industrieën zoals lucht- en ruimtevaart, scheepvaart en automobiel gebruiken roestvrij staal 431 voor constructiedelen met een hoge belasting, zoals landingsgestellen, propellerassen, assen en brandstofsystemen, vanwege de sterkte en matige corrosiebestendigheid.

Roestvrij staal 420

Roestvrij staal 420 geniet de voorkeur voor toepassingen die een piekhardheid en kostenefficiëntie vereisen, zoals gespecialiseerde gereedschappen en medische instrumenten.

De tabel hieronder geeft een overzicht van de belangrijkste verschillen tussen roestvrij staal 431 en 420.

Typische toepassingen en industrieel gebruik

Ruimtevaartindustrie

Roestvrij staal 431 wordt veel gebruikt in de ruimtevaartindustrie vanwege de hoge sterkte, uitstekende taaiheid en goede corrosiebestendigheid. Typische toepassingen zijn onder andere:

• Landingsgestel voor vliegtuigen: De hoge treksterkte en taaiheid van roestvrij staal 431 maken het perfect voor landingsgestelonderdelen die veel stress en schokken te verduren krijgen.
• Bevestigingen en bouten: De combinatie van sterkte en corrosiebestendigheid zorgt voor duurzaamheid in bevestigingsmiddelen voor de ruimtevaart, wat essentieel is voor het behoud van de structurele integriteit.
• Turbine-onderdelen: Doordat het materiaal bestand is tegen slijtage en hoge temperaturen, is het geschikt voor turbineonderdelen die aan extreme omstandigheden worden blootgesteld.

Mariene industrie

De scheepvaartindustrie, die in zware omstandigheden opereert, heeft veel baat bij de superieure corrosiebestendigheid van roestvrij staal 431, met belangrijke toepassingen zoals:

• Schroefassen: De weerstand van roestvrij staal 431 tegen zeewatercorrosie en de hoge sterkte maken het perfect voor schroefassen.
• Bevestigingsmiddelen voor boten: De duurzaamheid van het materiaal en de weerstand tegen corrosie op zee zorgen voor duurzame prestaties in bevestigingsmiddelen die worden gebruikt bij de bouw van boten.
• Pomponderdelen: De taaiheid en weerstand tegen put- en spleetcorrosie maken het geschikt voor onderdelen van scheepspompen.

Auto-industrie

Roestvrij staal 431 wordt veel gebruikt in de automobielsector voor onderdelen die een hoge sterkte, taaiheid en corrosiebestendigheid nodig hebben. Veel voorkomende toepassingen zijn:

• Assen en tandwielen: De hoge treksterkte en taaiheid zijn ideaal voor de productie van duurzame assen en tandwielen.
• Motoronderdelen: Roestvrij staal 431 wordt gebruikt in kritieke motoronderdelen zoals klepzittingen en brandstofinjectiesystemen omdat het bestand is tegen hoge spanningen en slijtage.
• Bevestigingen en bouten: De sterkte en corrosiebestendigheid van het materiaal maken het geschikt voor verschillende bevestigingsmiddelen in autoassemblages.

Industriële apparatuur

In industriële omgevingen maakt de balans van sterkte, taaiheid en corrosiebestendigheid in roestvrij staal 431 het een veelzijdige keuze voor diverse apparatuur. Toepassingen zijn onder andere:

• Kleppen en pompen: De mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid maken het ideaal voor hogedrukkleppen en pomponderdelen.
• Pistons: Roestvrij staal 431 wordt gebruikt bij de productie van zuigers omdat het bestand is tegen hoge spanning en slijtage.
• Assen en lagers: De sterkte en duurzaamheid van het materiaal zorgen voor betrouwbare prestaties in industriële assen en lagers.

Olie- en gasindustrie

De olie- en gasindustrie gebruikt roestvrij staal 431 voor zijn uitstekende sterkte en corrosiebestendigheid. Typische toepassingen zijn:

• Downhole-apparatuur: De taaiheid en corrosiebestendigheid van het materiaal in ruwe omgevingen maken het geschikt voor downhole-gereedschap en -apparatuur.
• Kleppen en fittingen: Roestvast staal 431 wordt gebruikt in kleppen en fittingen waar hoge sterkte en corrosiebestendigheid essentieel zijn.

Medische, voedselverwerkende en farmaceutische industrie

De hygiëne, sterkte en corrosiebestendigheid van roestvrij staal 431 maken het geschikt voor toepassingen in de medische, voedselverwerkende en farmaceutische industrie. Toepassingen zijn onder andere:

• Chirurgische instrumenten: De sterkte en corrosiebestendigheid van het materiaal garanderen duurzaamheid en hygiëne in chirurgisch gereedschap.
• Verwerkingsapparatuur: Roestvrij staal 431 wordt gebruikt in voedsel- en farmaceutische verwerkingsapparatuur vanwege zijn zuiverheid en corrosiebestendigheid.

Bestek en chirurgische instrumenten

Roestvrij staal 420 is zeer geschikt voor toepassingen die een hoge hardheid en slijtvastheid vereisen, vooral na een warmtebehandeling. Veel voorkomende toepassingen zijn:

• Bestek: De hoge hardheid en uitstekende randscherpte maken roestvast staal 420 ideaal voor messen en ander snijgereedschap.
• Chirurgische instrumenten: De slijtvastheid en het vermogen om een scherpe rand te bereiken maken het geschikt voor chirurgische instrumenten die precisie en duurzaamheid vereisen.

Industriële bladen en slijtdelen

De hoge hardheid van roestvast staal 420 na warmtebehandeling maakt het perfect voor toepassingen die een uitstekende slijtvastheid vereisen. De belangrijkste toepassingen zijn:

• Industriële bladen: De slijtvastheid van het materiaal zorgt voor langdurige prestaties in industriële snij- en knipbladen.
• Slijtagedelen: Roestvrij staal 420 wordt gebruikt in slijtvaste onderdelen zoals lagers, gietvormen en andere onderdelen die onderhevig zijn aan sterke slijtage.

Algemeen metaalbewerkingsgereedschap

De hardheid en duurzaamheid van roestvast staal 420 maken het een geprefereerd materiaal voor verschillende metaalbewerkingsgereedschappen die vaak geslepen en onderhouden moeten worden. Toepassingen zijn onder andere:

• Gereedschap: De hardheid van het materiaal zorgt voor een lange levensduur en goede prestaties in gereedschappen zoals beitels, boren en andere metaalbewerkingsinstrumenten.
• Onderhoudsgereedschap: Roestvast staal 420 wordt gebruikt in gereedschappen die een uitstekende slijtvastheid en scherpte vereisen, en zorgt voor betrouwbaarheid en duurzaamheid in veeleisende omgevingen.

Voor- en nadelen voor verschillende omgevingen

Mariene en corrosieve omgevingen

Roestvast staal 431 - Voordelen:
Het hoge gehalte aan chroom (15-17%) en nikkel (1,25-2,50%) biedt een superieure weerstand tegen corrosie, terwijl de hoge taaiheid helpt om mechanische spanning van golven en stromingen te weerstaan. Dit maakt het ideaal voor maritieme toepassingen waar weerstand tegen put- en spleetcorrosie cruciaal is.

Roestvrij staal 431 - Cons:
De matige hardheid beperkt de slijtvastheid in schurende mariene omgevingen. Bovendien is het duurder door de aanwezigheid van nikkel.

Roestvrij staal 420 - Voordelen:
Het biedt voldoende corrosiebestendigheid voor minder agressieve omgevingen en heeft een hoge hardheid en slijtvastheid, vooral na warmtebehandeling, waardoor het geschikt is voor bewegende onderdelen.

Roestvrij staal 420 - Nadelen:
Het lagere chroomgehalte (12-14%) leidt tot een verminderde corrosiebestendigheid, waardoor het minder geschikt is voor continue blootstelling aan zeewater. Het gebrek aan nikkel verlaagt de taaiheid en de weerstand tegen spanningscorrosie.

Ruimtevaart en auto-industrie

Roestvast staal 431 - Voordelen:
Het heeft een hoge treksterkte (862-1350 MPa) en vloeigrens (655-1055 MPa) en is bestand tegen zware en dynamische belastingen. Het heeft ook een goede taaiheid en weerstand tegen vermoeiing, die essentieel zijn voor luchtvaartonderdelen zoals landingsgestellen en auto-assen. De betere corrosiebestendigheid verlengt de levensduur van componenten die worden blootgesteld aan omgevingselementen.

Roestvrij staal 431 - Cons:
De matige hardheid kan de slijtvastheid in zeer schurende omstandigheden beperken. Het is ook duurder dan 420 vanwege het nikkelgehalte.

Roestvrij staal 420 - Voordelen:
De hoge hardheid (50-55 HRC na warmtebehandeling) biedt een uitstekende slijtvastheid, geschikt voor auto-onderdelen zoals tandwielen en kleppen. Het is ook een kosteneffectieve optie door de afwezigheid van nikkel.

Roestvrij staal 420 - Nadelen:
De lagere taaiheid en het risico op broosheid onder hoge spanning maken het minder ideaal voor kritieke onderdelen in de ruimtevaart. De verminderde corrosiebestendigheid beperkt het gebruik in omgevingen met een hoge blootstelling aan vocht en chemicaliën.

Slijtage-intensieve omgevingen

Roestvast staal 431 - Voordelen:
De goede taaiheid vermindert het risico op barsten onder mechanische spanning. Het is geschikt voor toepassingen die een balans vereisen tussen slijtvastheid en duurzaamheid.

Roestvrij staal 431 - Cons:
Lagere maximale hardheid in vergelijking met 420, waardoor het gebruik in de meest schurende omstandigheden wordt beperkt.

Roestvrij staal 420 - Voordelen:
De uitstekende hardheid en slijtvastheid na warmtebehandeling maken het ideaal voor snijgereedschappen, chirurgische instrumenten en mallen. Het biedt ook superieur randbehoud en duurzaamheid in toepassingen met veel slijtage.

Roestvrij staal 420 - Nadelen:
Minder corrosiebestendigheid maakt het ongeschikt voor omgevingen waar zowel slijtvastheid als corrosiebestendigheid vereist zijn. Een lagere taaiheid maakt het gevoelig voor barsten bij impact of spanning.

Voedsel en medische omgevingen

Roestvast staal 431 - Voordelen:
De goede corrosiebestendigheid en zuiverheid maken het geschikt voor voedselverwerking en medische apparatuur. De balans tussen sterkte en vervormbaarheid zorgt voor duurzaamheid in diverse toepassingen.

Roestvrij staal 431 - Cons:
Matige hardheid is mogelijk niet voldoende voor snijgereedschappen en instrumenten die een scherpe rand vereisen.

Roestvrij staal 420 - Voordelen:
Kan warmtebehandeld worden om een hoge hardheid te bereiken, waardoor het ideaal is voor chirurgische instrumenten en bestek. Het is ook kosteneffectief door de afwezigheid van nikkel, geschikt voor massaproductie.

Roestvrij staal 420 - Nadelen:
Een lagere corrosiebestendigheid kan leiden tot hygiëneproblemen in voedsel- en medische omgevingen. Mogelijke brosheid na uitharding vereist zorgvuldige behandeling en onderhoud.

Olie- en gasomgevingen

Roestvast staal 431 - Voordelen:
Hoge weerstand tegen corrosie en mechanische spanningen maakt het geschikt voor kleppen, fittingen en downhole-apparatuur. Dankzij de goede taaiheid is het bestand tegen de zware omstandigheden van olie- en gasexploratie.

Roestvrij staal 431 - Cons:
De hardheid kan onvoldoende zijn voor zeer schurende vloeistoffen, waardoor het gebruik in bepaalde toepassingen wordt beperkt.

Roestvrij staal 420 - Voordelen:
De hoge hardheid is bestand tegen slijtage door schurende vloeistoffen, waardoor het geschikt is voor specifieke onderdelen in de olie- en gasindustrie. Het is ook kosteneffectief voor toepassingen waar corrosie onder controle is.

Roestvrij staal 420 - Nadelen:
Gevoelig voor corrosie in ruwe omgevingen, waardoor extra bescherming of coatings nodig zijn. Lagere taaiheid kan leiden tot breuk bij hoge mechanische spanning.

Veelgestelde vragen

Hieronder vind je antwoorden op een aantal veelgestelde vragen:

Wat zijn de belangrijkste chemische verschillen tussen roestvrij staal 431 en 420?

De belangrijkste chemische verschillen tussen roestvrij staal 431 en 420 zitten in de samenstelling van de legeringen. Roestvast staal 431 bevat meer chroom (15-17% vergeleken met 12-14% in 420) en nikkel (1,25-2,50%), dat in 420 ontbreekt. Dit verbetert de corrosiebestendigheid en taaiheid van 431, waardoor het geschikt is voor ruwe en mariene omgevingen. Daarentegen heeft 420 een hoger koolstofgehalte (0,15-0,40% tegenover 0,12-0,20% in 431), wat zorgt voor een grotere hardheid en slijtvastheid na een warmtebehandeling. Deze verschillen leiden ertoe dat 431 de voorkeur geniet voor toepassingen die sterkte en corrosiebestendigheid vereisen, terwijl 420 de voorkeur geniet voor zijn hardheid en slijtvastheid.

Hoe zijn de mechanische eigenschappen van roestvrij staal 431 in vergelijking met 420?

Roestvrij staal 431 en 420 verschillen aanzienlijk in hun mechanische eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor verschillende toepassingen.

Roestvrij staal 431 heeft meestal een treksterkte tussen 862 en 1350 MPa, met een vloeigrens tussen 655 en 1055 MPa. Het heeft ook gematigde hardheidswaarden van 27-31 HRC en vertoont goede rekeigenschappen (19-20%), wat wijst op hoge ductiliteit en taaiheid. Dit maakt 431 ideaal voor toepassingen die een combinatie van sterkte en taaiheid vereisen, zoals onderdelen voor de ruimtevaart, auto-assen en scheepsassen.

Roestvrij staal 420 daarentegen heeft een lagere treksterkte (700-750 MPa) in de gegloeide toestand, maar kan tot 1586 MPa bereiken wanneer het gehard is. De vloeigrens neemt aanzienlijk toe na uitharden en het bereikt hogere hardheidswaarden (50-55 HRC), waardoor het zeer slijtvast is. 420 heeft echter een lagere rek (8-15%), wat duidt op verminderde vervormbaarheid en een hogere brosheid, wat het geschikt maakt voor snijgereedschappen, chirurgische instrumenten en andere slijtage-intensieve toepassingen.

Welke roestvast staalsoort is beter voor slijtvaste toepassingen?

Voor slijtvaste toepassingen is roestvast staal 420 over het algemeen de betere keuze. Dit is voornamelijk te danken aan de hogere hardheid, die varieert van 50 tot 55 HRC na warmtebehandeling. De verhoogde hardheid van roestvast staal 420 verbetert de slijtvastheid aanzienlijk, waardoor het ideaal is voor toepassingen zoals snijgereedschappen, messen en andere machineonderdelen met veel slijtage. Aan de andere kant biedt roestvast staal 431 weliswaar een superieure treksterkte en taaiheid, maar bereikt het een lagere hardheid (27-31 HRC) en is het dus minder geschikt voor omgevingen waar oppervlakteslijtage en abrasie de grootste zorgen baren. Daarom heeft roestvast staal 420 de voorkeur voor toepassingen waarbij slijtvastheid prioriteit heeft.

Wat zijn typische toepassingen voor roestvrij staal 431 en 420?

Roestvrij staal 431 wordt meestal gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, scheepvaart, industrie, medische industrie, automobielindustrie en olie- en gasindustrie vanwege de hoge sterkte, taaiheid en goede corrosiebestendigheid. Specifieke toepassingen zijn onder andere vliegtuigonderdelen, bevestigingsmiddelen, turbineonderdelen, schroefassen, marine hardware, kleppen, pompen, snijgereedschappen, chirurgische instrumenten, orthopedische implantaten, motoronderdelen, uitlaatsystemen en downhole tools.

Aan de andere kant heeft roestvast staal 420 de voorkeur in toepassingen die een hoge hardheid en slijtvastheid vereisen, maar met minder aandacht voor corrosiebestendigheid. Veel voorkomende toepassingen zijn bestek en messen, het maken van mallen en matrijzen, sommige medische instrumenten en industriële onderdelen die een hoge hardheid vereisen maar minder blootgesteld zijn aan corrosieve omgevingen.

Kan roestvrij staal 431 gehard worden zoals 420?

Ja, roestvast staal 431 kan net als 420 gehard worden. Beide soorten zijn martensitische roestvaste staalsoorten die vergelijkbare hardingsprocessen ondergaan, zoals austenitiseren, afschrikken en ontlaten. Roestvrij staal 431 wordt meestal verhit tot een temperatuur van 980 tot 1065 °C, vastgehouden en dan afgeschrikt in lucht of olie om martensiet te vormen. Daarna wordt het ontlaten bij 600 tot 650°C om de brosheid te verminderen en de taaiheid te verbeteren. Door dit proces kan 431 een hardheid bereiken tot ongeveer 44 HRC.

Hoewel roestvast staal 420 ook gehard kan worden door middel van een soortgelijke warmtebehandeling, bereikt het vaak een hogere hardheid vanwege het koolstofgehalte. 431 heeft echter een betere corrosiebestendigheid vanwege het hogere nikkelgehalte, waardoor het geschikt is voor toepassingen die een balans van sterkte, taaiheid en corrosiebestendigheid vereisen. Hoewel beide effectief gehard kunnen worden, biedt 431 dus betere prestaties in omgevingen waar corrosiebestendigheid cruciaal is.

Welke invloed heeft warmtebehandeling op de eigenschappen van roestvrij staal 431 en 420?

Warmtebehandeling heeft een grote invloed op de eigenschappen van zowel roestvast staal 431 als 420, die elk anders reageren door hun unieke samenstelling.

Voor roestvast staal 431 bestaat de warmtebehandeling uit afschrikken bij temperaturen tussen 950-1000 °C, gevolgd door ontlaten bij 370-565 °C. Dit proces verbetert de mechanische eigenschappen, wat resulteert in een evenwichtige combinatie van hardheid en taaiheid. Na de behandeling bereikt roestvrij staal 431 een Rockwell-hardheid van 27-31 HRC, met een hoge treksterkte en vloeigrens, waardoor het geschikt is voor veeleisende mechanische toepassingen. Bovendien biedt het een superieure corrosiebestendigheid onder de martensitische soorten.

Daarentegen bereikt roestvast staal 420, dat ook wordt afgeschrikt, een hogere hardheid van 50-55 HRC door het hogere koolstofgehalte. Dit maakt het geschikter voor slijtvaste toepassingen zoals bestek en chirurgische instrumenten. Deze verhoogde hardheid kan echter de taaiheid verminderen, waardoor het voorzichtig moet worden ontlaten om de mechanische eigenschappen te optimaliseren. Hoewel 420 een goede weerstand tegen corrosie biedt, is het minder effectief in vergelijking met 431.