1Materiaalkunde_CURSUS.pdf

# Indeling en algemene eigenschappen van materialen Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de verschillende materiaalklassen, waaronder metalen, keramische materialen, polymeren en composieten, met een bespreking van hun algemene kenmerken en toepassingen. ### 1.1 Indeling van de materialen Materialen kunnen op verschillende manieren worden ingedeeld. Een veelgebruikte indeling omvat de volgende categorieën [2](#page=2): * Metalen * Keramische materialen * Polymeren * Composieten * Halfgeleiders * Biomaterialen * Vloeibare kristallen * Smart materials (slimme materialen) De onderliggende atomaire structuur en chemische reacties, zoals te vinden in het Periodiek Systeem der Elementen, vormen de basis van de materiaalkunde, maar vallen buiten het bestek van deze cursus [2](#page=2). #### 1.1.1 Metalen en legeringen De algemene eigenschappen van metalen en legeringen worden niet gedetailleerd beschreven op de opgegeven pagina's, maar dit is een belangrijke materiaalklasse [3](#page=3). #### 1.1.2 Keramische materialen Keramische materialen worden gedefinieerd als verbindingen van metalen met niet-metalen [3](#page=3). * **Samenstelling:** De niet-metalen in deze verbindingen zijn doorgaans elementen zoals silicium (Si), zuurstof (O), stikstof (N), koolstof (C) of boor (B), resulterend in materialen zoals silicaten, oxiden, nitriden, carbiden en boriden [3](#page=3). * **Productie:** Keramische materialen worden vaak verkregen door het sinteren (bakken) van poederdeeltjes [3](#page=3). * **Eigenschappen:** * Ze zijn erg hard, tot wel 2,5 keer harder dan staal [3](#page=3). * Ze zijn bros [3](#page=3). * Ze kunnen 4 tot 10 keer meer druklast dan treklast aan [3](#page=3). * Ze zijn elektrisch isolerend [3](#page=3). * Ze zijn chemisch inert [3](#page=3). * Ze zijn bestand tegen hoge temperaturen [3](#page=3). * **Voorbeelden:** Zand, klei, natuursteen, graniet, diamant, aardewerk, porselein, glas, kristal en baksteen vallen onder deze categorie [3](#page=3). * **Toepassingen:** Keramische materialen vinden toepassing in verschillende gebieden. * **Lagers:** Keramische lagers, hoewel duurder, vereisen minder onderhoud en leiden tot minder stilstand. * Glijlagers [4](#page=4). * Vol-keramische lagers, vervaardigd uit siliciumnitride ($Si_3N_4$) of zirkoniumoxide ($ZrO_2$) [4](#page=4). * Hybride keramische lagers met RVS lagerschalen en siliciumnitride kogels. Bij koersfietsen kunnen deze tot 10 Watt winst opleveren ten opzichte van stalen lagers [4](#page=4). * Andere toepassingen worden op de pagina's genoemd, maar niet gespecificeerd [4](#page=4). #### 1.1.3 Polymeren Polymeren, ook bekend als kunststoffen, worden onderverdeeld in drie hoofdsoorten [4](#page=4). ##### 1.1.3.1 Thermoplasten * **Kenmerken:** Dit zijn smeltbare polymeren die in een vorm gegoten kunnen worden. Ze bestaan doorgaans uit onvertakte of licht vertakte ketens van een of meer soorten monomeren. De molecuulketens kunnen langs elkaar schuiven wanneer de vanderwaalskracht tussen de moleculen overwonnen wordt [4](#page=4). * **Verwerking:** Thermoplasten worden vaak in de juiste vorm gebracht door ze te smelten en in een mal te spuiten (spuitgietmatrijzen) [4](#page=4). * **Recyclage:** Vanwege hun smeltbare aard zijn thermoplasten goed te recycleren. Het opwarmen van thermoplasten is een reversibel proces [4](#page=4). * **Voorbeelden en toepassingen:** Deze worden genoemd, maar niet gespecificeerd op de pagina's [5](#page=5). ##### 1.1.3.2 Thermoharders * **Kenmerken:** Bij thermoharders zijn de ketens onderling verbonden, vaak door toevoeging van een crosslinker. Dit resulteert in een netwerkpolymeer dat vaak ontleedt voordat het smelt. Het vormen van het polymeer gebeurt als één groot molecuul [5](#page=5). * **Verwerking:** Het productieproces is complexer dan bij thermoplasten, bijvoorbeeld door componenten in een mal te brengen waar ze reageren [5](#page=5). * **Recyclage:** Thermoharders zijn moeilijk te recycleren omdat ze niet opnieuw gesmolten kunnen worden [5](#page=5). * **Voorbeelden en toepassingen:** Deze worden genoemd, maar niet gespecificeerd op de pagina's [5](#page=5). ##### 1.1.3.3 Elastomeren * **Kenmerken:** Elastomeren bevatten weinig crosslinks, waardoor er enige beweging tussen de moleculen mogelijk is. Wanneer de uitwendige kracht wegvalt, nemen de moleculen hun oorspronkelijke vorm weer aan; het materiaal is elastisch. Gevulkaniseerd rubber is een prominent voorbeeld, waarbij zwavelbruggen tussen de polymeren de vloeibaarheid verminderen en het materiaal elastisch maken [5](#page=5). * **Vulkanisatie:** Dit proces, waarbij zwavelbruggen worden aangebracht, zorgt ervoor dat het rubber minder of niet meer vloeibaar wordt. De zwavelverbindingen rekken mee onder invloed van een externe kracht en keren terug naar hun oorspronkelijke positie wanneer de kracht verdwijnt [5](#page=5). * **Voorbeelden en toepassingen:** Deze worden genoemd, maar niet gespecificeerd op de pagina's [5](#page=5). #### 1.1.4 Composieten Een composiet is een materiaal dat is samengesteld uit meerdere componenten [6](#page=6). * **Samenstelling:** Vaak worden hiermee vezelversterkte kunststoffen bedoeld. De vezels dragen trekkrachten over, terwijl de matrix (meestal een kunststof) de vezels bij elkaar houdt en drukkrachten en schuifspanningen overbrengt [6](#page=6). * **Vezels:** Bekende vezels die in composieten worden gebruikt zijn glasvezel, aramide (twaron en kevlar), koolstofvezel en recent ook nanotubes. Natuurlijke vezels zoals vlas of hennep worden eveneens toegepast [6](#page=6). * **Toepassingen:** Toepassingen worden genoemd, maar niet gespecificeerd op de pagina's [6](#page=6). #### 1.1.5 Halfgeleiders * **Gedrag:** Halfgeleiders geleiden elektrische stroom onder bepaalde omstandigheden [6](#page=6). * **Toepassingen:** Ze worden gebruikt in elektronica, computers en zonnecellen [6](#page=6). #### 1.1.6 Biomaterialen Biomaterialen worden gebruikt voor implantaten in het menselijk lichaam ter vervanging van zieke of beschadigde lichaamsdelen. Dit is geen aparte materiaalklasse op zich, maar betreft speciale aandacht voor de interacties tussen het materiaal en het menselijk lichaam [7](#page=7). #### 1.1.7 Vloeibare kristallen * **Kenmerken:** Vloeibare kristallen omvatten colloïden en gels. Ze vervormen en vloeien als een vloeistof. Hun optische eigenschappen zijn gemakkelijk te beïnvloeden door het aanleggen van een elektrische spanning [7](#page=7). * **Toepassingen:** Ze worden veelvuldig toegepast in beeldschermen (LCD) [7](#page=7). #### 1.1.8 Smart materials Smart materials, of slimme materialen, vertonen grote veranderingen in hun vorm als reactie op externe invloeden, zoals vochtigheid of temperatuur. Nitinol is een voorbeeld van een smart material [7](#page=7). --- # Mechanische eigenschappen en materiaalfalen Dit hoofdstuk behandelt de mechanische eigenschappen van materialen en de verschillende manieren waarop ze kunnen falen, met een focus op de trekproef, kerfslagproef, metaalmoeheid, resonantie en breukmechanismen. ### 2.1 De trekproef Hoewel constructies zoals vliegtuigen en treinstellen ruim worden gedimensioneerd en nauwgezet worden opgevolgd tijdens de fabricatie, kunnen onderdelen toch falen, soms zonder dat de maximum breukspanning is overschreden. Dit falen wordt vaak voorafgegaan door haarscheurtjes die op het oppervlak van de onderdelen kunnen worden vastgesteld. Bij gesimuleerde proeven blijkt dat onderdelen haarscheurtjes gaan vertonen na een groot aantal belastingen, zelfs bij spanningen ver beneden de toelaatbare spanning. Periodiek optredende trek-, buigings- of wringspanningen met een sinusoïdaal verloop kunnen al tot haarscheurtjes leiden [10](#page=10) [9](#page=9). ### 2.2 De kerfslagproef De kerfslagproef wordt gebruikt om de weerstand van materialen tegen kortstondige of slagbelastingen, met name bij lage temperaturen, te bepalen. Dit is van belang voor situaties zoals het rijden over een obstakel met hoge snelheid of voor componenten in diepvriescentrales. De proef simuleert kerfwerking door een zware slinger van een bepaalde hoogte op een genormaliseerde proefstaaf met een kerf te laten vallen. De benodigde arbeid om de proefstaaf te breken, gedeeld door de normaal doorsnede van de proefstaaf, is de kerfslagwaarde [15](#page=15). * **Taai materiaal:** Hoge slagarbeid en kerfslagwaarde [16](#page=16). * **Broos materiaal:** Kleine arbeid en kerfslagwaarde [16](#page=16). Een ruw breukoppervlak duidt op een grove structuur en een kleine kerfslagwaarde, terwijl een fijne structuur een hoge kerfslagwaarde geeft. Lage temperaturen hebben een aanzienlijke invloed op de kerfslagwaarde; bij -20°C kan de weerstand al snel gehalveerd zijn [16](#page=16). **Voorbeeld van kerfslagwaarden:** Een tabel met kerfslagwaarden voor A420 toont een aanzienlijke daling bij lagere temperaturen [16](#page=16). | Temperatuur (°C) | Kerfslagwaarde (Nm/cm²) | | :--------------- | :---------------------- | | 70 | 200 | | 50 | 200 | | 20 | 160 | | 0 | 135 | | -30 | 20 | | -60 | 6 | ### 2.3 Hardheidsmetingen De tekst verwijst naar hardheidsmetingen in de context van het voorkomen van breuk, maar er wordt geen verdere uitleg gegeven over de methodiek of interpretatie [9](#page=9). ### 2.4 Metaalmoeheid of vermoeiing Metaalmoeheid, of vermoeiing, is een fenomeen waarbij materialen falen onder cyclische belastingen die aanzienlijk lager zijn dan de treksterkte. Dit falen wordt vaak voorafgegaan door de vorming van haarscheurtjes. Deze scheurtjes beginnen vaak op plaatsen met spanningsconcentraties, veroorzaakt door een slecht ontwerp (bv. scherpe hoeken, spiebanen, diameterovergangen), slechte harding of schade [10](#page=10) [9](#page=9). Gevaarlijke belastingen zijn wissel-, sprong- of zwevende spanningen [10](#page=10). * **Wisselspanning:** Sinusoïdaal verloop van positieve naar negatieve waarde [10](#page=10). * **Sprongspanning:** Sinusoïdaal verloop naar een maximum tot nul [10](#page=10). * **Zwevende spanning:** Oscillerend rond een constante waarde [10](#page=10). De vermoeiingsbreuk ontstaat aan het oppervlak waar kristallen plaatselijk kleine plastische vervormingen ondergaan door de spanningen. Dit uit- of instulpen aan de kristalgrenzen veroorzaakt kerfwerking en kan leiden tot haarscheurtjes. Eens haarscheurtjes zijn gevormd, breiden deze zich radiaal uit. Door het wrijven van de gescheurde kristallen ontstaan er rustlijnen in het breukvlak. Uiteindelijk verkleint de resterende oppervlakte die de kracht kan opnemen, wat leidt tot een breuk [11](#page=11) [12](#page=12). Een vermoeiingskromme, ook wel Wöhlerkromme genoemd, wordt gebruikt om de vermoeiingsweerstand van een materiaal te bepalen. Hierbij worden belastingscycli op een logaritmische schaal uitgezet tegen de spanning. Voor staal bestaat er een verband tussen de vermoeiingssterkte en de treksterkte: de vermoeiingsgrens ligt typisch tussen 0.35 en 0.65 maal de treksterkte. Non-ferrometalen vertonen doorgaans een blijvend dalend effect in spanningsweerstand [10](#page=10) [12](#page=12). **Tip:** Een grofkorrelige structuur is gevoeliger voor vermoeiing dan een fijnkorrelig staal. Wees voorzichtig bij het harden van onderdelen, aangezien dit spanningen kan veroorzaken [12](#page=12). ### 2.5 Resonantieverschijnsel Resonantie treedt op wanneer een belastingsimpuls in resonantie komt met de natuurlijke frequentie van een constructie, wat leidt tot een snelle toename van de doorbuiging en spanning. Dit kan optreden wanneer een kleine externe kracht steeds op het juiste moment inwerkt om de bestaande trillingen te versterken. Het gevolg is dat de toelaatbare spanning van het materiaal wordt overschreden, wat uiteindelijk tot breuk leidt [13](#page=13). **Voorbeeld van resonantie:** Een balk op twee steunpunten krijgt een kleine puntkracht F, die een elastische doorbuiging z veroorzaakt. Als op het moment dat de balk terugveert en natrilt, steeds weer dezelfde kracht inwerkt, zal de doorbuiging toenemen bij elke cyclus [13](#page=13). > **Tip:** Trillingen en belastingen mogen niet in resonantie treden om catastrofaal falen te voorkomen [13](#page=13). ### 2.6 Kerfwerking en breukmechanismen Kerfwerking ontstaat door spanningsconcentraties in het materiaal, vaak veroorzaakt door geometrische kenmerken zoals scherpe hoeken, diameterovergangen of spaanloos gerolde schroefdraad. Bij gesneden schroefdraad worden de vezels onderbroken, wat de schroefdraadgronden kerfgevoelig maakt. Het is daarom beter om bouten te gebruiken waarbij het boutlichaam slechts een gedeelte schroefdraad heeft en om spaanloos gerolde schroefdraad te verkiezen boven gesneden schroefdraad. Diameterovergangen moeten gelijkmatig zijn met voldoende afronding om kerfwerking te voorkomen [10](#page=10) [14](#page=14). Ondanks goede ontwerpkeuzes kan een onderdeel toch breken bij kortstondige of slagbelastingen, vooral bij koude temperaturen. Dit duidt op een overgang van taai naar bros breukgedrag [15](#page=15). Het breukvlak kan informatie verschaffen over het faalmechanisme. Blinkende vlakjes kunnen duiden op metaalmoeheid, waarbij de scheur geleidelijk is gegroeid. Schelpvormige lijnen of rustlijnen op het breukvlak wijzen op variaties in de belasting tijdens het scheurvormingsproces. Een grove structuur op het breukoppervlak impliceert een lage kerfslagwaarde en bros gedrag [11](#page=11) [16](#page=16). #### 2.6.1 Breukmechanismen Het document beschrijft impliciet twee hoofdtypen breukmechanismen: 1. **Vermoeiingsbreuk:** Ontstaat door cyclische belastingen, gekenmerkt door de vorming en groei van haarscheurtjes [10](#page=10) [11](#page=11) [9](#page=9). 2. **Geweldbreuk/Bros breuk:** Treedt op bij kortstondige of slagbelastingen, vaak verergerd door lage temperaturen. Hierbij wordt de resterende doorsnede plotseling van elkaar gerukt. De kerfslagwaarde is een indicator voor dit type breukgedrag [12](#page=12) [15](#page=15) [16](#page=16). #### 2.6.2 Kerfslagwaarde De kerfslagwaarde, bepaald met een Charpy-test, is een maat voor de taaiheid van een materiaal onder slagbelasting. Een hoge kerfslagwaarde duidt op een taai materiaal, terwijl een lage waarde wijst op broosheid. Temperatuur heeft een significante invloed, waarbij lage temperaturen de kerfslagwaarde drastisch verminderen [15](#page=15) [16](#page=16). $$ \text{Kerfslagwaarde} = \frac{\text{Slagarbeid}}{\text{Normaal doorsnede}} $$ --- # Staalproductie en -verwerking Staalproductie omvat de omzetting van ijzererts naar ruwijzer in de hoogoven, gevolgd door de verdere zuivering en legering in verschillende convertoren, en eindigt met het vormen van het staal via walsen [17](#page=17). ### 3.1 Ruwijzerbereiding IJzer wordt bereid uit ijzerhoudende ertsen, die voornamelijk uit ijzeroxides bestaan, maar ook andere onzuiverheden bevatten zoals fosfor (P), zwavel (S) en andere elementen. Ter plaatse worden de ertsen gebroken, gewassen, gezeefd en geroost om grote onzuiverheden te verwijderen en de massa poreus te maken voor een betere luchtdoorlatendheid. De primaire chemische zuivering vindt plaats in een hoogoven, waarbij cokes als reductor dient. De cokes moet bestand zijn tegen samendrukking, poreus zijn, weinig as- en sintelvorming veroorzaken en een hoge verbrandingswarmte hebben. De hoogoven wordt gevuld met erts en cokes en doorgeblazen met verhitte lucht. Om zure asdeeltjes en zand te binden, wordt basische toeslag zoals kalksteen of dolomiet toegevoegd, wat samen met de onzuiverheden de slak vormt. Deze slak, met een lagere soortelijke massa, drijft boven het vloeibare ruwijzer en kan gemakkelijk worden verwijderd [17](#page=17). #### 3.1.1 Analyse reductieproces In de hoogoven wordt het proces continu uitgevoerd waarbij afwisselend erts en cokes worden toegevoegd. Verhitte lucht wordt aan de zijkanten ingeblazen, wat zorgt voor een overvloed aan zuurstof (O) en koolstof (C) voor de reductie. Bij hoge temperaturen (1000 tot 2000°C) verzwakt de Fe-O-verbinding. Vrij koolstofatoom bindt zich met zuurstof tot kooldioxide [18](#page=18): $O_2 + C = CO_2$ [18](#page=18). Indien er nog koolstof aanwezig is, onttrekt dit een zuurstofatoom aan kooldioxide, wat koolmonoxide vormt: $CO_2 + C = 2CO$ [18](#page=18). Dit koolmonoxide draagt bij aan de reductie van het ijzererts door een zuurstofatoom aan het ijzeroxide te onttrekken: $FeO + CO = CO_2 + FE$ [18](#page=18). $3Fe + 2CO = Fe_2 + CO_2$ [18](#page=18). Om maximale zuurstofonttrekking te garanderen, wordt het ruwijzer gekoold, waarbij enkele ijzeratomen zich verbinden met koolstof tot $Fe_3C$. Bovenaan ontsnappen gassen zoals $N_2$, $CO$ en $CO_2$, terwijl onderaan gekoold ruwijzer ($Fe_3C$) wordt verkregen. Dit is nog geen staal, maar ruwijzer [18](#page=18). #### 3.1.2 Hoogovenproducten Afhankelijk van de snelheid en temperatuur van het hoogovenproces worden twee soorten ruwijzer verkregen: * **Wit ruwijzer:** Wordt bekomen bij een snel proces op relatief lage temperatuur van ongeveer 1500°C. De koolstof blijft gebonden, wat resulteert in een wit breukoppervlak. Het heeft een hoog mangaangehalte en een laag siliciumgehalte en dient als basis voor staalbereiding [19](#page=19). * **Grijs ruwijzer:** Wordt bekomen bij een langzaam proces op een relatief hoge temperatuur van meer dan 1500°C. De koolstof kan zich vrijmaken, wat resulteert in een grijs breukoppervlak. Het heeft een laag mangaangehalte en een hoog siliciumgehalte en dient als basis voor gietijzerbereiding [19](#page=19). Voor de productie van hooggelegeerde staalsoorten kunnen reeds legeringselementen worden toegevoegd tijdens dit proces [19](#page=19). ### 3.2 Staalbereiding Ruwijzer bevat ongeveer 4% koolstof en te hoge gehaltes aan P, S, Si en/of Mn. Deze moeten verlaagd worden tot minder dan 1.7% voor staal en minder dan 4% voor gietijzer. Dit gebeurt in twee stappen: affinage en raffinage [20](#page=20). #### 3.2.1 Proces staalbereiding * **Affinage:** Aan de smelt wordt zuurstof toegevoegd. De zuurstof reageert eerst met ijzer tot ijzeroxide ($FeO$), dat zich oplost in de smelt en reageert met P, S, C, Si en Mn, waarbij de onzuiverheden worden geoxideerd en als slak of gas ontsnappen [20](#page=20). $2FeO + Si = 2Fe + SiO_2$ [20](#page=20). $FeO + Mn = Fe + MnO$ [20](#page=20). $Fe + C = Fe + CO$ [20](#page=20). $2FeO + S = 2Fe + SO_2$ [20](#page=20). $5FeO + 2P = Fe + P_2O_5$ [20](#page=20). * **Raffinage:** Het resterende $FeO$ moet uit de smelt worden gehaald en het koolstofgehalte wordt op de gewenste waarde gebracht door toevoeging van ferro mangaan en/of ferrosilicium. Dit proces gebeurt in een convertor [20](#page=20). De staalbereiding wordt voornamelijk uitgevoerd in een oxistaalconvertor (LD-convertor), een Siemens-Martinoven en/of een elektrooven [20](#page=20). * **Oxistaalconvertor (LD-convertor):** De smelt wordt doorgeblazen met zuivere zuurstof. Door de afwezigheid van stikstof worden hoogwaardige staalsoorten met een goede dieptrekkwaliteit verkregen. Dit proces maakt ook het verwerken van schroot mogelijk [21](#page=21). * **Siemens-Martinoven:** Een voorverwarmd gas met voorverwarmde lucht verbrandt boven de lading, wat temperaturen tot 1700°C bereikt. Dit proces kan gestold ruwijzer en grote hoeveelheden schroot verwerken. Het is een rustig proces dat controle van de samenstelling mogelijk maakt en een homogeen staal oplevert [21](#page=21). * **Elektro-oven:** De hitte wordt elektrisch opgewekt, wat nauwkeurige controle over de ovenatmosfeer en temperatuur toelaat. Schroot wordt toegevoegd, wat het affinageproces ondersteunt. Dit levert een zeer homogeen staal op en wordt voornamelijk gebruikt voor hooggelegeerde speciale staalsoorten vanwege de hoge energiekosten [21](#page=21). Het gezuiverde staal wordt gegoten in gietvormen (coquilles) om grote stalen blokken of ingots te verkrijgen. Deze worden vervolgens opgewarmd en uitgewalst tot halffabrikaten zoals platen en profielen [22](#page=22). Om de opwarming van stalen blokken te vermijden, wordt tegenwoordig vaak gebruik gemaakt van continu gieten, waarbij het staal direct tot gewenste vormen wordt uitgewalst in één bewerkingsstraat [22](#page=22). ### 3.3 Gekalmeerd staal Tijdens de stollingsfase kan $CO$-gas vrijkomen doordat koolstof in het vloeibare staal zich opnieuw bindt met zuurstof uit ijzeroxide: $C + FeO = Fe + CO$ [23](#page=23). Dit gasvorming veroorzaakt een onrustige stolling en vermengt onzuiverheden met het staal. Om dit te voorkomen, wordt het staal gekalmeerd door desoxidantia zoals silicium (Si) en aluminium (Al) toe te voegen, die een grotere affiniteit voor zuurstof hebben [23](#page=23). $3FeO + Si = 2Fe + SiO_2$ [23](#page=23). $3FeO + 2Al = 3Fe + Al_2O_3$ [23](#page=23). De gevormde $SiO_2$ en $Al_2O_3$ vormen slakken met een lage soortelijke massa die boven komen drijven en worden verwijderd vóór het walsen. Dit resulteert in een rustigere stolling met minder onzuiverheden in het staal [23](#page=23). ### 3.4 Geplateerd staal Omdat onzuiverheden een lager smeltpunt hebben dan staal, blijven ze langer vloeibaar tijdens de stolling. Het staal stolt eerst aan de wand van de gietvorm, terwijl de onzuiverheden zoals oxiden, silicaten en sulfiden naar het midden en de bovenkant worden verdrongen. Tijdens het stollen krimpt het staal, wat leidt tot een slinkholte die rijk is aan onzuiverheden en waardeloos is [24](#page=24). Tijdens de stolling vormen zich elementaire cellen en kristallen. Vreemde elementen kunnen een plaats innemen in deze cellen of ingesloten raken. Aan de wand van de gietvorm is de afkoeling het grootst en het staal stolt er eerst. Hierbij worden vreemde elementen van de wand weg verdrongen, wat men concentratiestuw noemt [24](#page=24). Dit leidt tot bloksegregatie: zuiver staal aan de buitenkant, gevolgd door lagen met hogere concentraties aan koolstof, zwavel en fosfor naar binnen toe. Wanneer zo'n blok wordt uitgewalst, ontstaat geplateerd staal, bestaande uit lagen met verschillende staalkwaliteiten. De hechting tussen deze lagen is minder goed, waardoor het staal bij belasting gemakkelijker kan scheuren. Dit type staal is niet geschikt voor koudvervorming zoals dieptrekken en diepstampen. Het gevaar op scheuren door uitwendige krachten is groter bij niet-gekalseerd staal vanwege het hogere percentage onzuiverheden [25](#page=25). ### 3.5 Warm- en koudgewalst staal #### 3.5.1 Warmgewalste halffabrikaten en platen Wanneer staal in gloeiende toestand wordt uitgewalst, kan aan de omtrek een schilferige oxidehuid ontstaan door reactie met omgevingszuurstof. Deze oxidehuid moet mechanisch worden verwijderd, bijvoorbeeld door draaien, frezen of zandstralen. Warmgewalste staalsoorten zijn taaier en hebben een grotere rek, wat betekent dat ze meer verlengen en doorbuigen voordat ze breken, en sneller plastische vervormingen ondergaan [26](#page=26). De walshuid kan ook worden verwijderd door beitsen of decaperen met minerale zuren zoals zwavel-, zout- of fosforzuur. Na het beitsen worden de producten geolied om roestvorming te voorkomen. Gebeitste platen zijn beter te verwerken, aangezien machines en gereedschappen niet gereinigd hoeven te worden en er geen walshuid is die afschilfert tijdens bewerkingen zoals plooien of ponsen [26](#page=26). #### 3.5.2 Koudgewalste halffabrikaten en platen Na het warmwalsen en een beitsbewerking volgt het koudwalsen. Door koudwalsen ondergaan de producten koudversteviging, wat resulteert in een hogere treksterkte en elasticiteitsgrens. Deze staalsoorten zijn harder en brosser, met een hoge elastische rek en een kleine plastische rek; ze gedragen zich elastischer maar breken sneller na overschrijding van de grens [27](#page=27). Door de afwezigheid van een oxidehuid zijn ze blank en direct toepasbaar, bijvoorbeeld als assen, zonder dure nabewerkingen. Ze zijn leverbaar op nauwkeurige toleranties, zoals rond op h9 en andere vormen op h11 en/of h12, en zelfs op h7 na nageslepen. Koudgewalste staalsoorten worden toegepast vanwege hun hogere elastische eigenschappen en hun directe toepasbaarheid [27](#page=27). --- # Het ijzer-koolstof (Fe-C) diagram en thermische behandelingen Het ijzer-koolstof (Fe-C) diagram vormt de basis om de structuur, eigenschappen en thermische behandelingen van staal te begrijpen. ## 4. Het ijzer-koolstof (Fe-C) diagram en thermische behandelingen ### 4.1 Kristalvorming Tijdens de stolling van vloeibaar staal rangschikken de ijzeratomen zich, beginnend bij kiemvorming, met name waar de afkoeling het grootst is. Deze rangschikking streeft naar de dichtste bolpakking door wisselwerking van aantrekkings- en afstotingskrachten tussen de atomen, die elk een bolvormig territorium bezetten. Naarmate de stolling vordert, groeien de kiemen uit tot kristallen. De groei wordt belemmerd wanneer kristallen elkaar raken, wat resulteert in grillig gevormde structuren aan de kristalgrenzen, bekend als kristallieten, die door hun vorm in elkaar grijpen en hechting geven [28](#page=28). In staalkristallen zijn de atomen regelmatig gerangschikt in een elementaire cel. De aard van deze rangschikking is metaalspecifiek [29](#page=29). * **Kubisch ruimtelijk gecentreerd rooster:** Elk hoekpunt van de kubus bevat een Fe-atoom, plus één atoom in het midden van de kubus (9 Fe-atomen totaal). Dit is ferriet of $\alpha$-Fe, het model van het Atomium in Brussel [29](#page=29). * **Kubisch vlakken gecentreerd rooster:** Elk hoekpunt is voorzien van een Fe-atoom, alsook in het midden van elk zijvlak (14 Fe-atomen totaal). Dit is austeniet of $\gamma$-Fe, wat groter is dan het $\alpha$-Fe rooster [29](#page=29). * **Hexagonaal kristal:** Heeft een zeshoekige grondcel met 17 Fe-atomen [29](#page=29). Een metaal is polykristallijn, bestaande uit vele kristallen met verschillende oriëntaties die korrelgrenzen vormen. De hardheid en stugheid van een metaal nemen toe naarmate de kristallen kleiner zijn. Spanningen in het materiaal kunnen leiden tot het verschuiven van atoomlagen langs voorkeursrichtingen, wat zich uit in het vloeien van het staal. De omringende kristallen met andere oriëntaties begrenzen deze verschuivingen. Als deze verschuivingsmogelijkheden uitgeput zijn, stijgt de spanningsweerstand. Een ingewikkelde staalstructuur kan deze verschuivingen bemoeilijken, waardoor het materiaal geen vloeifase kent [30](#page=30). ### 4.2 Mengkristallen Wanneer twee of meer metalen in vloeibare toestand gemengd worden, kunnen hun atomen in elkaar oplossen. Bij stolling kunnen de elementen in oplossing blijven, wat resulteert in een vaste oplossing van atomen die niet van elkaar te onderscheiden zijn: mengkristallen [31](#page=31). #### 4.2.1 Substitutionele mengkristallen Hierbij neemt het atoom van het opgeloste metaal de plaats in van het basismetaal. Dit komt voor bij legeringen zoals koper-nikkel, waarbij nikkelatomen koperatomen vervangen. Dit proces verloopt soepeler naarmate de kristalroosters, afmetingen en atoomgroottes van de betrokken elementen meer op elkaar lijken [31](#page=31). #### 4.2.2 Interstitiële mengkristallen De atomen van het opgeloste element (vaak een niet-metaal) plaatsen zich tussen de atomen van het basismetaal, in de zogenaamde matrix of moedermetaal. Dit is het geval bij ijzer-koolstofmengsels. Dit type mengkristal kan enkel gevormd worden als het vreemde atoom klein is ten opzichte van het matrixatoom, en er is een limiet aan de oplosbaarheid [31](#page=31). ### 4.3 Het Fe-C-diagram Het ijzer-koolstof (Fe-C) diagram toont op de verticale as de temperatuur en op de horizontale as het koolstofgehalte (van 0 tot 6.67%). Het diagram geeft aan hoe het staal, afhankelijk van het koolstofgehalte, in specifieke kristallen zal stollen. Voor constructiestaal worden gebieden met minder dan 0.02% C vaak buiten beschouwing gelaten, aangezien zuiver ijzer (0% C) waardeloos is als constructiemateriaal en enkel magnetische eigenschappen heeft. Het diagram wordt doorgaans onderverdeeld in zones [32](#page=32): * 0% tot 0.8% C * 0.8% tot 2% C * 2% tot 4.3% C * 4.3% tot 6.67% C De samenstelling met 0.8% C is het eutectoïde (perliet), en die met 4.3% C is het eutecticum (ledeburiet) [32](#page=32). #### 4.3.1 Van 0% tot 0.8% C Boven de liquiduslijn AC is het staal vloeibaar. Bij afkoeling onder AC begint kiemvorming en ontstaat austeniet ($\gamma$-Fe), een kubisch vlakken gecentreerd rooster. De hefboomregel kan worden toegepast om de verhouding tussen smelt en gevormd vast materiaal (austeniet) te bepalen [33](#page=33). $$ \frac{x_1}{x_2} \cdot 100\% \text{ smelt} $$ $$ \frac{x_2}{x_1+x_2} \cdot 100\% \text{ vast} $$ Naarmate de temperatuur verder daalt, groeit het bestaande austeniet aan en vormen zich nieuwe austenietkristallen. Onzuiverheden worden naar de kristalgrenzen verdrongen, terwijl austeniet koolstof kan opnemen. Bij het snijden van lijn AE (punt 2) is al het materiaal vast en bestaat het uit austeniet [34](#page=34). Onder de lijn GS scheidt zuiver ijzer (ferriet of $\alpha$-Fe) zich af uit de austeniet. Ferriet bevat 0% koolstof, waardoor het koolstofgehalte in de omringende austeniet stijgt. Op 723°C bestaat het materiaal uit ferriet en austeniet met 0.8% C, wat het eutectoïde punt vertegenwoordigt. Onder 723°C kan de koolstof niet meer naar de korrelgrenzen worden verdrongen en scheidt het zich af binnen de austenietkristallen, vormend perliet: een afwisseling van ferriet en cementiet (Fe$_{3}$C) [35](#page=35) [36](#page=36). * **Perliet:** Een mengkristal van ferriet en cementiet, gevormd bij de eutectoïde reactie [36](#page=36). Bij een koolstofgehalte onder 0.8% op kamertemperatuur bestaat het materiaal uit ferriet met perliet-eilandjes. Bij 0.8% C is de structuur 100% perliet (ferrietisch staal). Voorbeelden zijn A370 (0.17% C) dat ferrietisch is, C45 (0.45% C) dat ongeveer 50% ferriet en 50% perliet bevat (machinestaal), en C75 (0.75% C) dat bijna uitsluitend perlietisch is (gereedschapstaal) [37](#page=37). #### 4.3.2 Van 0.8% tot 2% C Boven de liquiduslijn AC is het staal vloeibaar; bij afkoeling ontstaan austenietkristallen. Boven lijn AE is al het materiaal vast (austeniet). Bij het snijden van lijn ES (punt 3) begint een afscheiding van secundair cementiet (Fe$_{3}$C) uit de vaste stof, omdat er veel koolstof aanwezig is. Het koolstofgehalte in de resterende austeniet daalt naarmate de temperatuur daalt. Op 723°C gaat de resterende austeniet over in perliet. Staal met iets meer dan 0.8% C heeft voornamelijk een perlietische structuur met weinig secundaire cementiet. Staal dichter bij 2% C bevat meer secundaire cementiet met perliet-eilandjes [38](#page=38) [39](#page=39). #### 4.3.3 Van 2% tot 4.3% C Eerst zonder er austeniet, maar door de hoge koolstofconcentratie stijgt het koolstofgehalte in de restsmelt naar ongeveer 4.3% C. Bij 1130°C bereikt de restsmelt de eutectische samenstelling van 4.3% C en vormt ledeburiet, een mengkristal van austeniet en cementiet. Bij verdere afkoeling scheidt koolstof zich af als secundair cementiet uit het austenietbestanddeel, zowel uit de oorspronkelijke austeniet als uit de austeniet binnen de ledeburiet. Op kamertemperatuur bestaat het materiaal uit de oorspronkelijke austeniet, secundair cementiet en perliet, gecombineerd met de oorspronkelijke ledeburiet (primaire cementiet, secundaire cementiet en perliet) [40](#page=40) [41](#page=41). #### 4.3.4 Van 4.3% tot 6.67% C Er zal eerst cementiet (Fe$_{3}$C) neerslaan uit de smelt; dit is primair cementiet en heeft een grove structuur. Omdat cementiet veel koolstof opneemt, daalt het koolstofgehalte in de restsmelt naar ongeveer 4.3% C bij 1130°C, waarbij het ledeburiet vormt [42](#page=42). * **Ledeburiet:** Bestaat aan de omtrek uit primair cementiet, binnenin uit secundair cementiet en perliet, en in de kern uit perliet [42](#page=42). Op kamertemperatuur is er grove primaire cementiet en ledeburiet. Binnen de ledeburiet treedt afscheiding van secundair cementiet op [43](#page=43). ### 4.4 Invloed van het koolstofgehalte #### 4.4.1 Koolstofgehalte en soort staal #### 4.4.2 Koolstofgehalte en structuur staal #### 4.4.3 Koolstofgehalte en structuur gietijzer ### 4.5 Koolstofgehalte en eigenschappen Over het algemeen neemt met stijgend koolstofgehalte het percentage perliet en cementiet toe [45](#page=45). * **Hardheid:** Stijgt met toenemend koolstofgehalte [45](#page=45). * **Treksterkte:** Stijgt tot ongeveer 0.8% C, daarna neemt deze af doordat de korrelbinding vermindert door de aanwezigheid van secundaire cementiet [45](#page=45). * **Rek, insnoering en kerfslagwaarde:** Verminderen bij toenemend koolstofgehalte, doordat de aanwezigheid van cementiet het staal brozer maakt [45](#page=45). * **Koudvervormbaarheid:** Vermindert tot nul bij 0.8% C [45](#page=45). * **Warmvervormbaarheid:** Vermindert tot nul bij 2% C [45](#page=45). * **Lasbaarheid:** Vermindert tot nul bij 0.25% C, hoewel specifieke methoden lassen mogelijk maken [45](#page=45). * **Verspaanbaarheid:** Vermindert bij toenemend koolstofgehalte, vooral wanneer koolstof chemisch gebonden is in harde cementietkristallen. Bij vrije koolstof (grafiet) is de verspaanbaarheid goed [45](#page=45). * **Hardbaarheid:** Vereist een minimum van 0.3% C. Een maximum van 0.8% C is wenselijk om te hoge verhitting en daarmee korrelgroei te voorkomen, wat de mechanische eigenschappen negatief beïnvloedt [45](#page=45). ### 5 Thermische behandelingen #### 5.1 Harden Harden vindt plaats door het staal te verhitten tot boven de G$_{S}$-lijn (ongeveer 726°C + 50°C) om een austenietstructuur te verkrijgen. Bij langzame afkoeling scheidt ferriet of zuiver ijzer zich uit de austeniet, waarbij koolstof naar de resterende austeniet wordt verdrongen. Snellere afkoeling (afschrikken) verhindert deze uitscheiding, waardoor de koolstof in de austenietmatrix verdeeld blijft en de structuur vervormt tot martensiet, een naaldstructuur [46](#page=46). Voor staal tot 0.8% C is verhitting boven de G$_{S}$-lijn nodig om alle koolstof in austeniet op te lossen. Verhitting onder deze lijn zou leiden tot hard martensiet in een omgeving van zacht ferriet, wat geen zin heeft. Voor staal met meer dan 0.8% C is verhitting boven de SE-lijn niet wenselijk vanwege korrelgroei; hierbij wordt enkel het perlietbestanddeel omgezet in austeniet, terwijl de secundaire cementiet behouden blijft [46](#page=46). Het doel van harden is de natuurlijke hardheid van het staal te verhogen. Martensiet is aanzienlijk harder dan ferriet en cementiet met hetzelfde koolstofgehalte, wat resulteert in hogere treksterkte maar ook grotere brosheid. De hardheid stijgt significant met het koolstofgehalte tot ongeveer 0.9% C. Staalsoorten met minder dan 0.3% C ervaren een geringe hardheidstoename; voor hen zijn behandelingen zoals cementeren en nitreren alternatieven. Het afschrikken kan gebeuren in water, olie of lucht, afhankelijk van het staaltype en de gewenste hardheid [47](#page=47). #### 5.2 Ontlaten Gehard staal wordt opnieuw verhit tot 150-200°C om de brosheid sterk te verminderen zonder de hardheid significant aan te tasten. Verhitting boven 150°C leidt tot een afname van de hardheid, terwijl de taaiheid toeneemt. Het ontlaten dient om de grootste interne spanningen, ontstaan door het harden, weg te nemen. Deze spanningen kunnen leiden tot breuk, vooral bij onderdelen met grillige vormen of dikteverschillen. Het ontlaten tempert de brosheid van de martensiet [48](#page=48). #### 5.3 Spanningsvrij gloeien Deze behandeling is bedoeld om interne spanningen in machineonderdelen te elimineren. Spanningen kunnen ontstaan door ongelijke afkoeling (bv. gietstukken), lasverbindingen, of koude vervorming (bv. koudgetrokken assen, plooibewerkingen). Ook wanneer de omzetting van austeniet naar martensiet bij het harden niet gelijktijdig plaatsvindt, kunnen spanningen ontstaan. Door het materiaal langzaam op te warmen tot 550-650°C, dit enkele uren aan te houden en vervolgens langzaam in de oven af te laten koelen, verdwijnen de inwendige spanningen. Dit wordt toegepast op gewalsde, gesmede en gegoten stukken waaraan hoge eisen worden gesteld, met name vóór een hardingsbehandeling [49](#page=49). #### 5.4 Veredelen Veredelen is het verhitten van staal na het harden tot hogere temperaturen (400-650°C). Bij hogere temperaturen neemt de gevormde martensiet af, en worden de aanwezige cementiet geconcentreerd tot bolvormige sorbiet. Dit resulteert in een gunstige combinatie van eigenschappen: hardheid en treksterkte dalen ten opzichte van het geharde staal, maar blijven hoger dan in de zachte, onbehandelde toestand. Tegelijkertijd nemen de taaiheid, weerstand tegen stootbelastingen en vervormbaarheid toe. De juiste hardingstemperatuur, afschrikmiddel en ontlaattemperatuur worden door de staalfabrikant gespecificeerd [50](#page=50). #### 5.5 Normaal gloeien Normaalgloeien wordt voornamelijk toegepast op onderperlietisch staal (< 0.9% C). De onderdelen worden ongeveer 50°C boven de G$_{S}$-lijn verhit en vervolgens in rustige lucht afgekoeld. Door de dubbele omzetting (ferriet/perliet naar austeniet en terug) wordt de structuur gematigder en fijnerkorreliger, wat de mechanische eigenschappen, zoals taaiheid, ten goede komt. Dit wordt toegepast op gietstukken met onregelmatige structuren, koudgewalste stukken, gesmede onderdelen en laszones om een normale of fijnere structuur te verkrijgen [51](#page=51). #### 5.6 Zachtgloeien Zachtgloeien wordt toegepast op staal met meer dan 0.9% C (overperlietische gereedschapsstalen). Het onderdeel wordt verhit tot 680-720°C (net onder de SK-lijn) en vervolgens langzaam afgekoeld (10°C per uur tot 500°C, daarna in lucht). De cementietplaatjes in perliet en de secundaire cementiet herschikken zich tot fijne korreltjes (globulaire vorm) in plaats van de lamellaire structuur. Dit verbetert de mechanische eigenschappen aanzienlijk, maakt het staal zachter, taaier en beter verspaanbaar. Het creëert een gunstige uitgangsstructuur voor verdere hardingsbehandelingen [52](#page=52). #### 5.7 Cementeren of carboneren Staal met een te laag koolstofgehalte, dat niet gehard kan worden, kan door cementeren een geharde buitenlaag krijgen. Het onderdeel wordt verhit in een koolstofrijke omgeving, waardoor de buitenlaag door diffusie koolstof opneemt. Hierdoor ontstaat een harde, slijtvaste buitenlaag met voldoende koolstof om te harden, terwijl de kern zacht en taai blijft door het gebrek aan koolstof. Dit is ideaal voor kleine onderdelen die slijtvast moeten zijn maar niet mogen breken, zoals tandwielen. De verhittingstemperatuur ligt doorgaans tussen 850-900°C, en de dikte van de cementeerlaag varieert van 0.1 tot 2 mm, afhankelijk van de verhittingstijd en temperatuur. Het is belangrijk te voorkomen dat de gecementeerde laag overperlietisch wordt, wat brosheid kan veroorzaken [53](#page=53). #### 5.8 Nitreren Nitreren is een thermische behandeling waarbij het staal een hard oppervlak krijgt met behoud van een taaie kern, vergelijkbaar met cementeren, maar met opname van stikstof in plaats van koolstof. Na cementeren is nog afschrikken en ontlaten nodig, terwijl genitreerd staal na de behandeling enkel langzaam hoeft af te koelen. Ongelegeerd staal kan niet genitreerd worden; enkel specifieke legeringen met chroom (Cr) of aluminium (Al), en vaak kleine hoeveelheden mangaam (Mn), molybdeen (Mo), nikkel (Ni) of vanadium (V) zijn geschikt. Het proces vindt plaats door verhitting tot 500-550°C in ammoniakgas, waarbij stikstof diffundeert en zeer harde nitriden vormt met de legeringselementen. Dit is een langdurig en duur proces; voor 0.9 mm laagdikte is 90 uur nodig. Het staal moet vóór het nitreren veredeld zijn; vrije ferriet mag niet aanwezig zijn om afbladeren te voorkomen. Voordelen zijn dat de onderdelen door de relatief lage verhitting niet trekken, de nitreerlaag zeer hard en corrosievast is, en dat het geschikt is voor dunne stukken omdat de taaie kern behouden blijft [54](#page=54). --- # Staalnormalisatie en -sortering De Europese normen voor staalaanduiding, met name EN 10027, bieden een gestructureerd systeem voor het classificeren en benoemen van staalsoorten op basis van hun mechanische of chemische eigenschappen, wat essentieel is voor de internationale handel en technische specificaties [55](#page=55). ### 6.1 Normering voor staal De Europeanisering heeft geleid tot de harmonisatie van normen, met de oprichting van het CEN (Centrum voor Europese Normalisatie). Voor materiaalaanduiding vervangt de Euro-norm, zoals EN 10020 en later EN 10025, de diverse nationale normen (bv. NBN 147, 153, DIN 171100). Vroeger werd staal aangeduid op basis van treksterkte, maar de huidige normen bieden een meer gedetailleerde classificatie [55](#page=55). EN 10027 is onderverdeeld in twee delen: * **EN 10027 deel 1:** Aanduiding op basis van mechanische of chemische eigenschappen. Dit deel presenteert twee systemen: * Een basissymbool voor de toepassing, aangevuld met codes voor mechanische en fysische kenmerken (meestal voor ongelegeerde staalsoorten) [55](#page=55). * Een aanduiding gebaseerd op de chemische samenstelling (meestal gebruikt voor gelegeerde staalsoorten) [55](#page=55). * **EN 10027 deel 2:** Aanduiding volgens hun werkstofnummer (voorheen DIN-nomering) [55](#page=55). ### 6.2 EN 10027 – deel 1 #### 6.2.1 Aanduiding van constructiestaal Het basissymbool voor constructiestaal volgens EN 10027-1 is de letter **S**, gevolgd door een getal dat de gespecificeerde rekgrens (of vloeigrens) aangeeft, meestal voor het kleinste gespecificeerde diktebereik, uitgedrukt in N/mm² [56](#page=56). **Voorbeeld:** EN 10025-S235JR * **S:** Symbool voor constructiestaal [56](#page=56). * **235:** Minimale rekgrens van 235 N/mm² [56](#page=56). * **JR:** Achtervoegsel dat de eis voor de minimale kerfslagwaarde aangeeft [56](#page=56). **Overzicht van symbolen en achtervoegsels voor constructiestaal:** | Basissymbool | Betekenis | Getal (N/mm²) | Eisen Kerfslagproef | Temperatuur Kerfslagproef | Kenmerken Constructiestaal | Kenmerken Fijnkorrelig Constructiestaal | | :--------------- | :----------------------------------------------------------- | :---------------------------------------------- | :------------------ | :------------------------ | :------------------------- | :-------------------------------------- | | S (fijnkorrelig) | Constructiestaal | Gespecificeerde minimum rekgrens (kleinste dikte) | J = 27 Joule | R = 20°C | W = Corrosiebestendig | N = Genormaliseerd of normaliserend gewalst | | P | Staal voor drukvaten | Karakteristieke rekgrens | K = 40 Joule | 0 = 0°C | G1 = Ongekalmeerd staal | M = Thermo-mechanisch gewalst | | L | Staal voor transportleidingen | Gespecificeerde treksterkte | L = 60 Joule | 2 = -20°C | G2 = Gekalmeerd staal | L = Voor toepassingen bij lage temperaturen (-50°C) | | E | Constructiestaal | Gespecificeerde minimum treksterkte | | 3 = -30°C | G3 = Genormaliseerd of normaliserend gewalst | NL1 = Genormaliseerd, lage temperaturen (>=16J bij -50°C) | | B | Betonstaal | Gespecificeerde minimum rekgrens | | 4 = -40°C | G4 = Producent heeft keuze | NL2 = Genormaliseerd, lage temperaturen (>=27J bij -50°C) | | Y | Voorspanstaal | | | 5 = -50°C | | NH = Voor toepassingen bij hoge temperaturen | | R | Staal voor of in vorm van rails | | | 6 = -60°C | | Q = Veredeld | | H | Koudgewalste platte producten met hoge rekgrens voor dieptrekken | | | | | | | D | Platte producten voor koudvervormen | | | | | | | C | Voor koudgewalste producten | | | | | | | X | Indien de walsmethode niet is opgegeven | | | | | | **Voorbeelden van aanduidingen:** * **S235 JR G2:** * S: Staal [58](#page=58). * 235: Gespecificeerde minimum rekgrens van 235 N/mm² [58](#page=58). * JR: Kerfslagwaarde 27 Joule bij 20°C [58](#page=58). * G2: Leveringstoestand = gekalmeerd staal [58](#page=58). * **S355 N L:** * NL: Normaal gegloeid voor lagere temperaturen [58](#page=58). #### 6.2.2 Aanduiding staalsamenstelling Staalkwaliteiten aangeduid op basis van chemische samenstelling worden onderverdeeld in drie groepen [59](#page=59): ##### 6.2.2.1 Basissymbool = C, gevolgd door gemiddelde koolstofpercentage x 100 Dit systeem wordt voornamelijk gebruikt voor ongelegeerde staalsoorten [59](#page=59). **Voorbeeld:** C45 = staal met 0.45% koolstof [59](#page=59). Een staalsoort is ongelegeerd wanneer de grenswaarden van mogelijke legeringselementen niet worden overschreden [59](#page=59). **Voorbeelden van aanduidingen:** * **C35E:** Ongelegeerd staal met < 1% Mn en 0.35% C, met beperkt P & S gehalte (<0.035%) (vroeger Ck 35) [59](#page=59). * **C25R:** Ongelegeerd staal met <1% Mn en 0.25% C, en met voorgeschreven P & S gehalte (=0.035%) (vroeger Cm 25) [59](#page=59). Wanneer 2, 3 of 4 elementen uit bepaalde groepen tegelijkertijd voorkomen, wordt de grenswaarde voor deze elementen op 70% gesteld [59](#page=59). ##### 6.2.2.2 Laaggelegeerd staal Dit systeem begint met het gemiddelde koolstofpercentage x 100, gevolgd door de chemische symbolen van de legeringselementen. Deze symbolen worden gevolgd door getallen die de percentages van de legeringselementen vermenigvuldigd met een factor aangeven [60](#page=60). **Factoren voor legeringselementen:** * Percentage Co, Cr, Mn, Ni, Si en W x 4 [60](#page=60). * Percentage Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V en Zr x 10 [60](#page=60). * Percentage N, P, S en Ce x 100 [60](#page=60). * Percentage B x 1000 [60](#page=60). De totale hoeveelheid aan legeringselementen mag niet meer dan 5% bedragen [60](#page=60). **Voorbeelden:** * **13CrMo4-5:** Laaggelegeerd staal met nominaal 0.13% koolstof, 1% Chroom (4/4), en 0.5% Molybdeen (5/10) [61](#page=61). * **42CrMo4:** Laaggelegeerd staal met nominaal 0.42% koolstof, 1% Chroom (4/4), en een niet nader gespecificeerd percentage Molybdeen [61](#page=61). ##### 6.2.2.3 Hooggelegeerd staal Het basissymbool is **X**, gevolgd door een getal dat de hoeveelheid koolstof in % x 100 weergeeft. De verdere aanduiding bevat de chemische symbolen van de legeringselementen, gerangschikt naar afnemend gehalte. De opeenvolgende getallen geven de gehalten van de belangrijkste legeringselementen weer, zonder verhoudingscoëfficiënten [61](#page=61). Een staalsoort is hooggelegeerd wanneer het meer dan 5% legeringselementen bevat [61](#page=61). **Voorbeelden:** * **X35CrMo17-6:** Hooggelegeerd staal met nominaal 0.35% koolstof, 17% Chroom en 6% Molybdeen [61](#page=61). * **X50NiCr21-9:** Hooggelegeerd staal met nominaal 0.50% koolstof, 21% Nikkel en 9% Chroom [61](#page=61). ### 6.3 EN 10027 Deel 2 Deze norm benoemt staalsoorten (en andere materialen) aan de hand van een grondstofnummer, ook wel het periodieke systeem genoemd, met oorsprong in de DIN-norm. Dit nummer is de meest gebruikte, maar minst bekende materiaalaanduiding, en wordt bij speciale materialen altijd op het materiaal vermeld. Met behulp van een "staalsleutel" kan men op basis van dit nummer alle eigenschappen, normen en leveranciers terugvinden. Een nadeel is dat een nummer weinig zegt en onmogelijk uit het hoofd te leren is [62](#page=62). ### 6.4 Roestvaststaal aanduidingen volgens EN 10088 De aanduiding van roestvaststaalkwaliteiten gebeurt op basis van chemische samenstelling. Vanwege de vaak lange aanduidingen wordt bij roestvaste staalkwaliteiten het materiaalnummer vaker gebruikt. De normen behandelen verschillende soorten RVS: Ferritische, Martensitische en precipitatie geharde, Austenitische, en Duplex roestvaste staalkwaliteiten [63](#page=63). De term 'roestvast staal' dekt een reeks metalen met verschillende samenstellingen en eigenschappen. Een gemeenschappelijk kenmerk is de aanwezigheid van minimaal 11% Chroom, wat zorgt voor de roestvastheid [64](#page=64). ### 7 Staalsoorten #### 7.1 Courant staal Deze staalsoorten worden, zoals geleverd, gebruikt in de machinebouw en staalconstructies. Ze hebben een walshuid van warmwalsen en zijn redelijk goed verspaanbaar, vervormbaar en lasbaar. Ze zijn verkrijgbaar als platen, staven en diverse profielen [65](#page=65). * **Algemeen Courant Staal:** De meest toegepaste warmgewalste kwaliteit, goed verspaan-, vervorm- en lasbaar, en goed thermisch te verzinken. Leverbaar in diverse profielen [65](#page=65). * **Courant Staal met betere eigenschappen:** Heeft een betere kerfslagwaarde en hogere rekgrens, maar vereist voorzorgsmaatregelen bij lassen om koudscheuren te voorkomen. Leverbaar in diverse profielen [65](#page=65). * **Ongelegeerd constructiestaal:** In levertoestand heeft het een laag C%-gehalte en relatief lage treksterkte, wat nadelig kan zijn. Het verhogen van het C%-gehalte verbetert de sterkte maar vermindert de lasbaarheid en maakt het ongewild harderbaar, wat scheuren kan veroorzaken [65](#page=65). * **Laaggelegeerd staal voor lasconstructies:** Ontworpen voor hogere sterkte en uitstekende lasbaarheid, dankzij legeringselementen zoals Mn, Si, Cu, Ni en Cr [65](#page=65). #### 7.1.2 Cementeerstaal Deze staalsoorten zijn geschikt voor cementeren of carboneren, en stellen daarom hoge eisen aan zuiverheid met een laag koolstofgehalte (0.05-0.25%C). Het doel is de onderdelen aan de oppervlakte te harden, met behoud van een taaie kern en goede slijtageweerstand. Toepassingen omvatten nokken, tandwielen, spindels en assen [66](#page=66). * **C-staal:** Geschikt voor licht belaste, aan slijtage onderhevige onderdelen zoals nokken en kleine tandwielen [66](#page=66). * **Gelegeerd carboneerstaal:** Door de aanwezigheid van mangaan en chroom is de doorharding beter en de maat-/vormveranderingen kleiner. Vereist voorzorgsmaatregelen bij lassen. Geschikt voor zwaarder belaste onderdelen zoals tandwielen en aandrijfassen [66](#page=66). #### 7.1.3 Veredelstaal Geschikte staalsoorten voor veredeling, met een koolstofgehalte tussen 0.2% en 0.6%. Door austenitiseren, afschrikken en ontlaten op hogere temperaturen dan 500°C wordt een optimale combinatie van rekweerstand en taaiheid bereikt. Ze kunnen in voorveredelde toestand geleverd worden. Bij hogere koolstofgehaltes zijn voorzorgsmaatregelen tegen koudscheuren bij lassen noodzakelijk [67](#page=67). * **Veredelstaal met laag C%:** Lage te bereiken hardheid en geringe doorharding. Redelijk goed te verspanen en lassen. Toegepast voor licht belaste onderdelen in machine- en automobielindustrie [67](#page=67). * **Veredelstaal met C% tot 0.45:** Meest toegepaste kwaliteit met betere sterkte-eigenschappen. Oppervlaktehardheden groter dan 45 HRC zijn mogelijk na afschrikken in water. Veel toegepast in machinebouw [67](#page=67). * **Gelegeerd veredelstaal (Cr):** Lage afkoelsnelheid en goede doorharding door Cr-toevoeging. Hoge sterkte en goede weerstand tegen wisselende belastingen/vermoeiing in veredelde toestand. Lassen dient vermeden of met voorzorg te gebeuren vanwege het hoge koolstofgehalte. Veel toegepast in machine- en automobielindustrie voor tandwielen, assen, etc. [67](#page=67). * **Gelegeerd veredelstaal (Ni, Cr):** Betere doorharding door nikkel en hoger chroomgehalte, waardoor grotere onderdelen tot in de kern veredeld kunnen worden. Nikkel verbetert de kerftaaiheid bij lage temperaturen. Nitreren kan de slijtageweerstand verbeteren. Lassen dient vermeden of met voorzorg te gebeuren vanwege het hoge koolstofgehalte [67](#page=67). #### 7.1.4 Automatenstaal Deze staalsoorten zijn speciaal ontworpen voor volautomatische machines en vereisen de volgende eigenschappen: * **Hoge snijsnelheid en ononderbroken bewerking:** Korte, gemakkelijk afbrekende spanen voor transport zijn essentieel. Goede verspaanbaarheid wordt verkregen door de aanwezigheid van S, Mn (max 0.3%) en/of Pb [69](#page=69). * **Glad oppervlak en grote maatnauwkeurigheid:** Het element P (max 0.1%) is hiervoor verantwoordelijk [69](#page=69). * **Minimale slijtage van snijgereedschap:** Aanwezigheid van smerende bestanddelen voorkomt vroegtijdige slijtage van de snijkant [69](#page=69). Automatenstaal is verkrijgbaar in ronde, vierkante, zeskantige staven en wordt gebruikt voor kleine onderdelen bij massafabricage, leverbaar op tolerantie [69](#page=69). * **Blank automatenstaal:** Uitstekende verspaanbaarheid, geleverd op tolerantie h9 (rond) of h11 (vierkant/zeskantig) [69](#page=69). * **Blank automatenstaal met Pb:** Verbeterde verspaanbaarheid door lood, wat hogere snijsnelheden mogelijk maakt. Kan een minuscule loodlaag afzetten die galvanische behandelingen negatief kan beïnvloeden. Leverbaar op tolerantie h9 (rond) of h11 (vierkant/zeskantig) [69](#page=69). #### 7.1.5 Blankstaal Blankstaal wordt verkregen door een koude eindbewerking, resulterend in een glad uiterlijk [70](#page=70). * **Koudtrekken (K):** Voor kleinere diameters, leidt tot koudversteviging, toename van sterkte en afname van taaiheid. Verbeterde verspaanbaarheid. Het eindproduct heeft geen walshuid, is blank, heeft een goede oppervlakte ruwheid en is op tolerantie [70](#page=70). * **Schillen (Sh):** Voor grotere diameters, waarbij de walshuid mechanisch wordt verwijderd. Kan spiraalvormige groeven vertonen [70](#page=70). **Verschillende soorten blankstaal:** * **Blank staal (vergelijkbaar met S235JRG2):** Betere oppervlaktegesteldheid en sterkte dan warmgewalst staal. Minder vervormbaar, dus minder geschikt voor buigbewerkingen. Betere verspaanbaarheid en goede lasbaarheid. Leverbaar in rond (tolerantie h9), vierkant, plat en hoekstaal (tolerantie h11) [70](#page=70). * **Blank staal met hogere rekgrens:** Mogelijkheid tot lichtere constructies. Lasbaar, maar voorzorgen tegen koudscheuren bij grotere constructies zijn nodig. Rond leverbaar op tolerantie h9 [70](#page=70). * **Blank automatenstaal:** Zie 7.1.4 [70](#page=70). * **Blank veredelstaal (laag C%):** Gerigne doorharding door laag koolstofgehalte en ontbreken van legeringselementen. Oppervlakteharden door vlam- of inductieharden is mogelijk. Betere oppervlaktegesteldheid en hogere sterkte, minder vervormbaar. Lassen onder voorbehoud. Gebruikt voor matig belaste onderdelen, rond leverbaar op tolerantie h9 [71](#page=71). * **Blank veredelstaal (hoger C%):** Redelijk sterkteniveau door veredelen bij hoger koolstofgehalte. Gerigne doorharding door ontbreken van legeringselementen. Oppervlakteharding tot >45 HRC mogelijk. Betere oppervlaktegesteldheid en sterkte dan warmgewalste soort. Minder geschikt tot vormgeven. Lassen dient vermeden te worden of met voorzorg. Veel gebruikt in machinebouw, rond op h9, nageslepen op h6. Zeskant en plat op h11. Vierkant en plat als spieënstaal [71](#page=71). * **Blank gelegeerd veredelstaal (geschild/nageslepen):** Zie eigenschappen van veredelstaal. Rond leverbaar op h9, nageslepen op h6 [71](#page=71). #### 7.1.6 Hittevast staal Onderdelen en constructies die langdurig hoge temperaturen moeten weerstaan, mogen geen kruipgedrag vertonen. Het gebruik van warmvaste staalsoorten is dan cruciaal [72](#page=72). #### 7.1.7 Slijtvast staal Onderdelen die aan schurende milieus worden blootgesteld, moeten zeer slijtvast zijn. Dit vereist een hoog koolstofgehalte en legeringselementen zoals mangaan, chroom, vanadium, borium voor volledige doorharding. Het hoge koolstofgehalte leidt tot een lage kritische afkoelsnelheid, wat problemen bij lassen kan veroorzaken, waardoor lassen wordt ontraden. Verspaanbaarheid is een uitdaging, hoewel in gegloeide toestand en met borium staal redelijk te verspanen is [73](#page=73). * **Slijtvast staal (veredelstaal):** Gebruikt waar slijtvastheid, schok- en stootbestendigheid vereist is. Te veredelen en harden, lassen dient vermeden te worden. Toegepast in grondbewerking, tegel- en steenfabricatie [73](#page=73). #### 7.1.8 Lasersnijstaal Deze staalsoorten spelen een belangrijke rol in de plaatverwerking en vereisen hogere zuiverheid om braamvorming te beperken, vlakheid te behouden en interne spanningsvelden laag te houden. Vervorm- en lasbaarheid moeten behouden blijven [74](#page=74). * **Lasersnijstaal (verwant aan S235JR G2):** Hogere zuiverheid voor betere lasersnijbaarheid, met behoud van mechanische eigenschappen. Lasbaar met alle gangbare methoden, leverbaar in warmgewalste en gegloeide toestand [74](#page=74). * **Thermo-mechanisch gewalst lasersnijstaal:** Uitstekend lasersnijbaar, relatief hoge rekgrens, goede lasbaarheid en vervormbaarheid. Gebeitst geleverd [74](#page=74). #### 7.1.9 Verenstaal Kenmerkt zich door een hoge elasticiteitsgrens en vermoeiingswaarde. Leverbaar in draad of band in ongeharde, blank gegloeide, nagewalste, geharde en geblauwde uitvoeringen [75](#page=75). #### 7.2 Corrosievast staal (of roestvrij) Het sleutelelement voor corrosievast staal is Cr (min. 12%), wat in combinatie met Ni het staal corrosievaster en taaier maakt. De legeringselementen beïnvloeden de structuur van het staal, leidend tot verschillende typen roestvast staal: austenitisch, ferrietisch, martensitisch en duplex [76](#page=76). ##### 7.2.1 Austenietisch Nikkel (8%) is, naast Chroom (18%), het voornaamste legeringselement dat het gevormde austeniet stabiliseert. Harden door verhitting is niet mogelijk door het ontbreken van structuurwijziging; sterkte-eigenschappen kunnen verbeterd worden door koudvervorming [76](#page=76). * **Standaard Austenietisch staal (bv. 18-8):** Basistype roestvast staal, uitstekend bestand in tal van oxiderende milieus. Behoudt taaiheidseigenschappen bij lage temperaturen en is goed polijstbaar. In gegloeide toestand goed vervormbaar (buigen, dieptrekken). Koudvervormingen kunnen leiden tot structuurveranderingen en magnetisme. Toegepast in zuivel-, voedingsindustrie, en in contact met bier, wijn en vloeibare stikstof [76](#page=76). * **Austenietisch staal met S:** Verbeterde verspaanbaarheid door zwavel, maar verminderde vervormbaarheid, corrosievastheid en lasbaarheid. Zwavel vormt mangaansulfiden die de spaan breken en de beitel smeren. Leverbaar blank op h9, toegepast voor gedraaide onderdelen in de voedings-, zuivel- en textielindustrie [77](#page=77). * **Austenietisch staal met laag C% en Ti:** Verlaagd koolstofgehalte verbetert de lasbaarheid en vermindert interkristallijne corrosie. Titaan verbetert vervorm- en polijstbaarheid. Zeer goede taaiheideigenschappen bij lage temperaturen, verminderde verspaanbaarheid. Gebruikt in voedings-/zuivelindustrie, huishoudelijke apparaten, bouwelementen [77](#page=77). * **Austenietisch staal met Mo en laag C%:** Verbeterde corrosieweerstand door Mo en verminderde gevoeligheid voor interkristallijne corrosie door lager C%. Goed vervormbaar, polijstbaar en behoudt taaie eigenschappen. Leverbaar blank op h9, toegepast in voeding-/zuivelindustrie, zwembaden, bouw en maritieme omgevingen [77](#page=77). * **Austenietisch staal met Ti (voor hoge temperaturen):** Titaan vermindert gevoeligheid voor interkristallijne corrosie in gelaste constructies. Toepasbaar bij langdurige blootstelling aan temperaturen van 450-850°C. Verminderde polijst- en vervormbaarheid, moeilijker verspaanbaar. Toegepast in chemische, textiel- en rubberindustrie [77](#page=77). ##### 7.2.2 Ferrietisch Relatief laag koolstofgehalte (<0.10%) resulteert in een ferrietische structuur. Het staal is niet hardbaar; sterkte kan worden verhoogd door koudversteviging. Bij lage temperaturen wordt het staal bros. De vervormbaarheid is minder goed dan die van austenitische soorten, maar de dieptrekbaarheid is goed. Verspaanbaarheid is vergelijkbaar met austenitische soorten, met meer aanleg tot kantopbouw. Zeer goed polijstbaar (behalve met titaan) en redelijk lasbaar, met gevaar voor korrelgroei en interkristallijne corrosie in de verhittingszone [78](#page=78). * **Standaard Ferrietisch staal:** Minder goede corrosievastheid dan austenitische soorten, enkel bruikbaar in minder agressieve omstandigheden. Gebruikt voor huishoudelijke toestellen, bestek, wieldoppen, bouwelementen. Uitstekend polijstbaar en relatief goede dieptrekeigenschappen. Buigen en plooien minder goed uitvoerbaar, vooral niet evenwijdig met de walrichting. Voor grotere diktes is voorverwarmen (100-300°C) noodzakelijk. Beperkt lasbaar [78](#page=78). ##### 7.2.3 Martensietisch Chroom is het belangrijkste legeringselement, met toevoeging van molybdeen voor corrosieweerstand en nikkel voor taaiheid. Dit staal kan gehard en/of veredeld worden. Gedeeltelijke omzetting leidt tot ferrietisch-martensitische soorten, volledige omzetting tot martensietische soorten [79](#page=79). De verspaanbaarheid neemt af bij stijgend koolstofgehalte en is slechter dan bij ferrietische soorten. In veredelde toestand is de verspaanbaarheid vergelijkbaar met andere veredelstalen met dezelfde mechanische eigenschappen. Koudvervormen neemt af bij stijgend koolstof- en chroomgehaltes; vervorming is pas mogelijk na zachtgloeien. Lassen van martensietische soorten wordt ontraden wegens het gevaar op scheurvorming. De corrosieweerstand is minder dan die van ferrietische soorten. Toepassingen omvatten matrijzen-, machine- en apparatenbouw voor onderdelen die hoge sterkte, slijtvastheid en enige corrosieweerstand vereisen [79](#page=79). * **Martensietisch staal (veredelde toestand):** Hoge sterkte en taaiheid, ook bij lage temperaturen. Matige tot slechte verspaan- en vervormbaarheid. Lassen wordt ontraden. Leverbaar veredeld, blank op h9, toegepast in levensmiddelenindustrie en machinebouw [79](#page=79). * **Martensietisch staal met S:** Verbeterde verspaanbaarheid door zwavel, uitstekend geschikt voor bewerkingscentra's. Zwavel heeft een nadelig effect op vervormbaarheid, corrosieweerstand en lasbaarheid. Toegepast wanneer geen al te grote eisen worden gesteld aan corrosieweerstand. Geleverd gegloeid, blank op h9, toegepast voor schroeven, moeren, fittingen, huishoudelijke apparaten, en niet-corrosieve industriële toepassingen [79](#page=79). * **Martensietisch staal met goede corrosievastheid:** Relatief goede corrosievastheid, sterkte en taaiheid. In gegloeide toestand geleverd, behoudt eigenschappen bij verhoogde temperaturen. Matige tot slechte verspaan- en vervormbaarheid. Lassen wordt ontraden. Leverbaar veredeld, blank op h9 [79](#page=79). #### 7.2.4 Duplex roestvast staal Door een gepaste samenstelling kan een structuur worden verkregen die 50% ferrietisch en 50% austenietisch is, waardoor de positieve eigenschappen van beide worden gecombineerd. Dit staal heeft een hogere rekgrens en lage uitzettingscoëfficiënt, wat lichtere constructies mogelijk maakt door de hogere treksterkte. De vervormbaarheid en verspaanbaarheid zijn wel minder dan bij austenitische soorten. Het is goed lasbaar mits de juiste keuze van toevoegmateriaal en beheersing van de thermische cyclus [81](#page=81). #### 7.2.5 Hittevast roestvast staal Deze staalsoorten behouden hun vastheidseigenschappen en corrosievastheid op hoge temperaturen en bezitten een hoge kruipsterkte [82](#page=82). * **Ferritische kwaliteiten:** Bevatten vooral Cr, Al en/of Si als legeringselementen. Hittevast tot 1100°C [82](#page=82). * **Austenitische kwaliteiten:** Gelegeerd met vooral Cr, Ni, Al en/of Si. Hittevast tot 1350°C. Kunnen gebruikt worden als elektrische weerstandsdraad [82](#page=82). #### 7.3 Gelegeerd gereedschaps- of werktuigstaal Dit zijn staalsoorten voor het vervaardigen van gereedschappen (bv. kapmessen, matrijzen) die harder moeten zijn dan het te vormen onderdeel. Deze soorten zijn laag tot hoog gelegeerd en moeten slijtvaster en taaier zijn dan het te bewerken staal [83](#page=83). * **Standaard Gereedschapsstaal (maatvast, slijtvast, taai, warmvast):** Gebruikt voor diverse gereedschappen zoals draadsnijgereedschappen, kapmessen, profielwalsen, trekgereedschappen, persvormen en snijstempels. Ondergaat gemakkelijk thermische behandelingen [83](#page=83). * **Standaard Gereedschapsstaal (lage hardingstemperatuur):** Zeer goede maatbestendigheid en lage hardingstemperatuur. Taai en snedebehoudend, bijzonder geschikt voor gereedschappen met moeilijke vormen, zoals gecompliceerde snijplaten, snijstempels, draadsnijgereedschappen en draadkalibers [83](#page=83). * **Gereedschapsstaal (stoot- en drukbestendig):** Bijzonder bestand tegen stoot- en drukbelastingen. Toegepast voor hoogwaardige ponsnippels, stansgereedschappen, uitstootpennen en houtbewerkingsgereedschappen [83](#page=83). --- # Gegoten materialen: gietstaal en gietijzer Gegoten materialen omvatten gietstaal en diverse varianten van gietijzer, die worden geproduceerd door vloeibaar metaal in een mal te gieten om complexe onderdelen te vormen [84](#page=84) [85](#page=85). ### 8.1 Gietstaal Gietstaal wordt gebruikt voor de productie van ingewikkelde onderdelen zoals pomphuizen, pompwaaiers, reductiekasten en motorblokken, en ook kleinere auto-onderdelen. Ongelegeerd, laag- en hooggelegeerd staal wordt hiervoor in vloeibare toestand in een gietvorm gegoten. De gietvorm is het negatief van het te gieten stuk, zowel inwendig als uitwendig [84](#page=84). Gietstaal heeft een minder dichte structuur dan gewalst staal, waardoor het iets minder sterk is. De giettemperatuur is relatief hoog, rond de 1600°C, wat resulteert in een grovere structuur. Na het stollen vertoont het onderdeel een grofkorrelige, naaldvormige structuur, de kenmerkende Widmannstättenstructuur [84](#page=84). Deze ongunstige structuur kan worden verbeterd door middel van een gloeibehandeling, het normaalgloeien. In tegenstelling tot gietijzer is gietstaal las- en smeedbaar. Afhankelijk van het koolstofgehalte zijn alle warmtebehandelingen mogelijk [84](#page=84). Gietstaal wordt aangeduid met een letter- en cijfercode, vergelijkbaar met gewalste stalen. Het symbool is AMGS (Aciers Moulés en GietStaal) en wordt gevolgd door twee getallen gescheiden door een koppelteken. Het eerste getal geeft de minimale rekgrens aan en het tweede getal de minimale treksterkte, beide uitgedrukt in daN/mm² of kN/cm² [84](#page=84). ### 8.2 Gietijzer Gietijzer wordt eveneens gebruikt voor het maken van ingewikkelde delen. Gietijzer is een Fe-C-mengsel met een koolstofgehalte hoger dan 1,7%, meestal tussen 2,4% en 4%C. Net als bij staal bevat het kleine hoeveelheden Mn, Si, S en P. Gietijzer heeft een lager smeltpunt dan gietstaal [85](#page=85). Het is een relatief goedkoop materiaal dat wordt verkregen door het samensmelten van ruwijzer en gietijzer- en/of staalschroot. Het smeltproces vindt plaats in een koepeloven, een soort verkleinde hoogoven. Tijdens het smelten worden de basisproducten gezuiverd en het koolstofgehalte geregeld. Specifieke legeringselementen kunnen worden toegevoegd om gelegeerd gietijzer te verkrijgen. Naast de koepeloven kunnen reverbeer-, draai- of elektrische ovens worden gebruikt voor speciale soorten gietijzer [85](#page=85). Door het hoge koolstofgehalte heeft gietijzer een lager smeltpunt van ±1200°C en is het gemakkelijker te gieten. Bij het stollen van staal blijft koolstof gebonden als cementiet, maar bij gietijzer scheidt de overvloedige koolstof zich eerst af, waardoor het koolstofgehalte daalt en de rest als cementiet stolt. De vrije koolstof vormt grafiet, dat normaal in lamellenvorm aanwezig is, wat resulteert in een grijsblauwe breukoppervlakte. Dit wordt grijs gietijzer genoemd [86](#page=86). Het proces kan ook worden gestuurd zodat vrijwel alle koolstof gebonden blijft als cementiet, wat resulteert in wit gietijzer met een breukoppervlak dat meer dat van staal benadert. Als koolstof zich als vrije grafiet afscheidt, verschuiven de stollingslijnen iets hoger in het ijzer-koolstofdiagram, in wat het stabiele systeem wordt genoemd omdat er na het stollen geen omzettingen meer plaatsvinden. Als koolstof zich afscheidt als cementiet, spreekt men van het labiele systeem, omdat de cementiet onder omstandigheden kan ontleden in ijzer en grafiet [86](#page=86). De koolstofafscheiding (grafiet of cementiet) hangt grotendeels af van het silicium- en mangaangehalte. Silicium bevordert grafietafscheiding, terwijl mangaan cementietvorming bevordert. In mindere mate zijn het koolstofgehalte en de afkoelsnelheid van belang; een hoog koolstofgehalte en langzame afkoeling bevorderen grafietafscheiding, wat leidt tot grijs gietijzer [86](#page=86). #### 8.2.1 Wit gietijzer Wit gietijzer bevat veel mangaan en weinig silicium, zodat vrijwel alle koolstof zich afscheidt als cementiet. Het materiaal bevat veel koolstof, en de structuur is cementiet-ledeburietisch. Snel afkoelen, bijvoorbeeld door te gieten in stalen vormen (coquilles) of met schrikplaten, voorkomt dat de koolstof zich kan afzonderen. Hierdoor vormt zich cementiet, wat resulteert in wit gietijzer [87](#page=87). Door het hoge gehalte aan zeer harde cementietcarbiden is het breukvlak wit, zeer hard, maar bros. De slijtvastheid is uitermate goed, maar het materiaal is moeilijk of niet te verspanen. Wit gietijzer wordt toegepast voor mondstukken van zandstraalpijpen of in agressieve milieus, voor steenbrekers en baggermateriaal [87](#page=87). Het is mogelijk om in een gietstuk een verschillende structuur te verkrijgen. Door in zand te gieten (langzame afkoeling) en op plaatsen die hard en slijtvast moeten zijn schrikplaten te plaatsen, stolt het materiaal lokaal als wit gietijzer vanwege de hogere afkoeling. De plaatsen die in contact komen met het zand worden langzaam afgekoeld en stollen als het taaiere grijs gietijzer [87](#page=87). #### 8.2.2 Grijs gietijzer In grijs gietijzer is de koolstof afgescheiden als vrije grafiet. Tijdens de trage afkoeling heeft de koolstof zich kunnen afscheiden in de vorm van relatief lange lamellen die de structuur doorkruisen. Dit heeft een nadelige invloed op de kerfslagwaarde, de treksterkte en de rek, maar het zorgt wel voor een zelfsmerend effect [88](#page=88). De grondmassa waarin het grafiet zich bevindt kan verschillend zijn. Als alle koolstof zich heeft kunnen afzonderen in lamellen, is de grondmassa ferrietisch. Als een deel nog gebonden is aan ijzer, spreekt men van ferritisch-perlitisch grijs gietijzer. Als relatief veel koolstof nog chemisch gebonden is, spreekt men van perlietisch grijs gietijzer. De mechanische eigenschappen worden beter naarmate de grafiet fijner verdeeld is en de grondmassa betere eigenschappen heeft [88](#page=88). ##### 8.2.2.1 Ferrietisch grijs gietijzer Indien de omstandigheden tijdens het stollen zodanig zijn dat alle koolstof zich kan afzonderen, is de grondmassa ferrietisch. De ferrietische structuur wordt dooraderd door grafietlamellen. Dit gietijzer is niet geschikt voor grote trekspanningen vanwege de dooradering door grafietlamellen. Het is echter zeer goed bewerkbaar, de spanen breken gemakkelijk en de vrije grafiet zorgt voor een zelfsmerend effect. Het is ook trillingsdempend. Ferrietisch grijs gietijzer wordt gebruikt als er geen al te grote belastingen worden verwacht, bijvoorbeeld voor tegengewichten en roosters [89](#page=89). ##### 8.2.2.2 Ferritisch-perlitisch grijs gietijzer Als de omstandigheden tijdens het stollen cementietvorming (binding van koolstof aan ijzer) toelaten, ontstaat ferritisch-perlitisch grijs gietijzer. Een deel van de koolstof is chemisch gebonden en vormt perliet, bestaande uit afzonderlijke plaatjes cementiet en ferriet. De aanwezigheid van perliet verhoogt de hardheid en treksterkte van de grondmassa. Dit type gietijzer heeft betere mechanische eigenschappen en blijft nog steeds zelfsmerend door de vrije grafiet. Het wordt gebruikt voor onderdelen die enige mechanische weerstand moeten bieden, zoals riemschijven en lagerhuizen [89](#page=89). ##### 8.2.2.3 Perlietisch grijs gietijzer Wanneer de grondmassa volledig uit perliet bestaat, heeft het gietijzer een hoge treksterkte en slijtageweerstand. Het perliet is verantwoordelijk voor de sterkte, en de aanwezige grafiet zorgt voor het zelfsmerend effect. Het wordt toegepast voor machineonderdelen met hogere mechanische eisen, zoals grote ketting- en tandwielen, tandwielkasten, klauwplaten en machineframes [89](#page=89). Mangaan en silicium lossen grotendeels op in ferriet. In gietijzer is het Mn- en Si-gehalte hoger, wat resulteert in een hogere hardheid en verbeterde slijtageweerstand. In combinatie met het smeer effect van grafietlamellen is gietijzer om twee redenen slijtagebestendig. Door de lagere smelttemperatuur en kleinere krimp ten opzichte van staal is het gemakkelijker te gieten. Gietijzer dempt trillingen beter dan staal en is corrosiebestendiger. Om deze redenen wordt het gebruikt voor machineframes. Gietijzerconstructies kunnen beter drukspanningen dan trekspanningen opnemen [90](#page=90). #### 8.2.3 Smeedbaar gietijzer Smeedbaar gietijzer is beter vervormbaar dan grijs gietijzer, maar is niet werkelijk smeedbaar. Het mangaan- en siliciumgehalte is zodanig dat wit gietijzer ontstaat. Deze harde en brosse gietstukken ondergaan vervolgens een gloeibehandeling, waarbij twee kenmerkende behandelingen resulteren in verschillende gietijzersoorten met specifieke eigenschappen [91](#page=91). ##### 8.2.3.1 Amerikaans smeedbaar gietijzer (Zwart smeedbaar gietijzer of tempergietijzer) De gietstukken worden in een neutrale atmosfeer (in zand) verpakt en langdurig geloeid. Hierdoor ontleedt de cementiet in ferriet en grafietvlokken, wat resulteert in een zwart breukoppervlak. In tegenstelling tot de lamellengrafiet in grijs gietijzer, ontstaat hier een grafietafscheiding onder de vorm van vlokken, waardoor de structuur minder onderbroken en niet meer dooraderd is met grafiet [91](#page=91). Het gietijzer is sterker en vooral taaier, met een hogere treksterkte dan perlietisch grijs gietijzer dat praktisch geen rek heeft. De ferrietische grondmassa zorgt voor een slechtere slijtageweerstand dan perlietisch grijs gietijzer, maar het is goed verspaanbaar. Amerikaans smeedbaar gietijzer wordt gebruikt voor onderdelen die hoge mechanische eigenschappen vereisen, zoals hefbomen, drijfstangen, tandwielen en koppelingsdelen [91](#page=91). ##### 8.2.3.2 Europees smeedbaar gietijzer (Wit smeedbaar gietijzer of frisijzer) De harde, brosse gietstukken worden in een zuurstofrijk milieu op 950°C langdurig gegloeid. De koolstof uit de cementiet wordt geoxideerd, waardoor het materiaal aan de oppervlakte ontkoold. Dit resulteert in een beter vervormbaar gietijzer met een wit breukoppervlak. De ontkoling kan slechts een beperkte diepte bereiken (ongeveer 5mm), waardoor dit geschikt is voor dunwandige stukken. Door de ontkoling is het materiaal goed vervormbaar, uitstekend te lassen en goed verspaanbaar. Europees smeedbaar gietijzer wordt gebruikt voor dunwandige onderdelen zoals fittingen, bochten, sleutels en verbindingsstukken [92](#page=92). #### 8.2.4 Nodulair gietijzer De vorm van de grafiet heeft een grote invloed op de mechanische eigenschappen van gietijzer. Bij Amerikaans smeedbaar gietijzer werd grafiet in vlokken verkregen na een dure gloeibehandeling. Nodulair gietijzer bereikt dit echter vanuit de smeltfase [93](#page=93). Door toevoeging van magnesium en/of cerium aan de gietijzersmelt wordt de grafiet ingekapseld tot bolvormige grafietnodullen. Afhankelijk van de basisstructuur kan dit ferrietisch tot perlietisch nodulair gietijzer zijn, wat de hardheid, treksterkte, rek en slijtageweerstand sterk beïnvloedt [93](#page=93). De treksterkte en rek van nodulair gietijzer zijn beter dan die van Amerikaans smeedbaar gietijzer en vergelijkbaar met die van staal. Het wordt gebruikt wanneer gegoten onderdelen schokvast moeten zijn. Nodulair gietijzer blijft goed gietbaar, is beter lasbaar dan grijs gietijzer, goed verspanbaar en heeft goede loopeigenschappen door de aanwezigheid van grafiet [93](#page=93). #### 8.2.5 Gelegeerd gietijzer Om bijzondere eigenschappen te bekomen, kan gietijzer, net als staal, worden gelegeerd. Door toevoeging van specifieke legeringselementen kunnen speciale gietijzersoorten slijtvaster, corrosievaster of hittebestendiger worden gemaakt [94](#page=94). ##### Mechanite Mechanite is een speciale gietijzersoort, in feite een grijs gietijzersoort waarbij de grafietlamellen fijner verdeeld zijn. Het behoudt de voordelen van grijs gietijzer, maar heeft betere mechanische eigenschappen door de fijnere grafietlamellen [94](#page=94). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Materiaalkunde | De wetenschap die zich bezighoudt met de structuur, eigenschappen, verwerking en toepassingen van materialen. | | Mechanische eigenschappen | Eigenschappen van een materiaal die betrekking hebben op zijn weerstand tegen vervorming en breuk onder invloed van uitwendige krachten, zoals treksterkte, hardheid en taaiheid. | | Trekproef | Een materiaaltest waarbij een proefstuk wordt uitgerekt tot breuk om de treksterkte, vloeigrens en rek te bepalen. | | Kerfslagproef | Een materiaaltest waarbij een proefstuk met een kerf wordt gebroken door een slag met een slinger om de taaiheid van het materiaal te meten, vooral bij lage temperaturen. | | Hardheidsmeting | Een test om de weerstand van een materiaal tegen permanente deformatie door penetratie te bepalen, met methoden zoals Rockwell, Vickers en Brinell. | | Microscopisch onderzoek | Het bestuderen van de microstructuur van een materiaal met behulp van een microscoop om kristalstructuren, korrelgrenzen en defecten te analyseren. | | Ultrasoononderzoek | Een niet-destructieve testmethode die gebruikmaakt van ultrasone geluidsgolven om interne defecten in materialen te detecteren. | | Rekstrookmeting | Een methode om de rek in een materiaal te meten met behulp van een rekstrookje dat is bevestigd aan het oppervlak van het object. | | 3D-printer | Een apparaat dat driedimensionale objecten opbouwt laag voor laag vanuit een digitaal ontwerp, vaak met kunststoffen zoals ABS, PLA of PVA. | | 3D-scannen | Het digitaal vastleggen van de driedimensionale vorm van een object met behulp van speciale scanners. | | Metalen | Materiaalclassificatie gekenmerkt door elektrische en thermische geleidbaarheid, ductiliteit en glans, bestaande uit atomen met een metaalbinding. | | Keramische materialen | Materialen die bestaan uit metaal- en niet-metaalverbindingen, zoals oxiden, nitriden, carbiden en boriden, gekenmerkt door hardheid, brosheid en hittebestendigheid. | | Polymeren | Grote moleculen (kunststoffen) opgebouwd uit herhalende eenheden (monomeren), onderverdeeld in thermoplasten, thermoharders en elastomeren. | | Composieten | Materialen die zijn samengesteld uit twee of meer verschillende componenten met aanzienlijk verschillende fysische of chemische eigenschappen die, wanneer gecombineerd, resulteren in een materiaal met eigenschappen die niet die van de individuele componenten zijn. | | Halfgeleiders | Materialen met een elektrische geleidbaarheid tussen die van een geleider en een isolator, essentieel voor elektronische componenten. | | Biomaterialen | Materialen die worden gebruikt in contact met biologische systemen om een medische uitkomst te evalueren, behandelen, vergroten of vervangen. | | Vloeibare kristallen | Stoffen die eigenschappen vertonen tussen die van een conventionele vloeistof en een vaste kristallijne stof, vaak gebruikt in beeldschermen. | | Smart materials (Slimme materialen) | Materialen die hun eigenschappen kunnen veranderen als reactie op externe stimuli zoals temperatuur, licht, vochtigheid of elektrische velden. | | Metaalmoeheid (vermoeiing) | Het fenomeen waarbij een materiaal faalt onder herhaalde cyclische belasting, zelfs als de spanningen onder de uiteindelijke treksterkte blijven. | | Wöhlerkromme (vermoeiingskromme) | Een grafiek die de relatie tussen de spanning en het aantal belastingscycli tot breuk weergeeft voor een bepaald materiaal. | | Resonantie | Een verschijnsel waarbij een systeem oscilleert met een versterkte amplitude wanneer de frequentie van een aangelegde externe kracht overeenkomt met een van de natuurlijke resonantiefrequenties van het systeem. | | Ruwijzer | Het product verkregen uit de hoogoven, met een hoog koolstofgehalte (ongeveer 4%) en onzuiverheden, dat verder verwerkt wordt tot staal of gietijzer. | | Hoogoven | Een industriële oven gebruikt voor de productie van ijzer uit ijzererts, waarbij cokes als reductiemiddel en brandstof fungeert. | | Slak | Een bijproduct van het hoogovenproces, gevormd door de reactie van toeslagstoffen (zoals kalksteen) met onzuiverheden uit het erts. | | Staalbereiding | Het proces waarbij ruwijzer wordt geraffineerd door koolstof en andere onzuiverheden te verwijderen of te verminderen om staal te verkrijgen. | | Affinage | Een fase in de staalbereiding waarbij zuurstof wordt toegevoegd om onzuiverheden te oxideren en te verwijderen. | | Raffinage | Een fase in de staalbereiding waarbij legeringselementen worden toegevoegd om de gewenste staalkwaliteit te bereiken. | | LD-convertor (Oxistaalconvertor) | Een convertor die pure zuurstof gebruikt om ruwijzer te verfijnen tot staal, met name voor hoogwaardige staalsoorten. | | Siemens-Martin oven | Een oven gebruikt voor staalbereiding, waarbij een hete gasvlam wordt gebruikt om het metaal te smelten en te verfijnen. | | Elektro-oven | Een oven die elektrische energie gebruikt om metaal te smelten en te verfijnen, geschikt voor hooggelegeerde staalsoorten. | | Gietvormen (coquilles) | Vormen waarin gesmolten staal wordt gegoten om stalen blokken of halffabrikaten te produceren. | | Continugietproces | Een proces waarbij gesmolten staal direct wordt gegoten en gewalst tot halffabrikaten, zonder tussenliggende stappen van stolling tot grote blokken. | | Gekalmeerd staal | Staal waaraan desoxidantia zijn toegevoegd om gasvorming tijdens het stollen te voorkomen, wat resulteert in een rustigere stolling en minder onzuiverheden. | | Desoxidantia | Stoffen die worden toegevoegd om zuurstof uit gesmolten metaal te verwijderen. | | Geplateerd staal | Staal dat onzuiverheden bevat in lagen, wat resulteert in een verminderde sterkte en hechting tussen de lagen, veroorzaakt door segregatie tijdens het stollen. | | Warmgewalst staal | Staal dat boven de herkristallisatietemperatuur is gewalst, wat resulteert in taaiheid en ductiliteit, maar ook een walshuid. | | Koudgewalst staal | Staal dat onder de herkristallisatietemperatuur is gewalst, wat resulteert in een hogere sterkte, hardheid en een gladder oppervlak, maar ook brosheid. | | Walskorst (oxidehuid) | Een laag oxidemateriaal die zich vormt op het oppervlak van warmgewalst staal. | | Beitsen (Decaperen) | Een proces waarbij metaaloppervlakken worden gereinigd met zuren om walshuid, roest of andere onzuiverheden te verwijderen. | | Koudversteviging | Een proces waarbij een metaal wordt versterkt door plastische deformatie bij kamertemperatuur, wat resulteert in een hogere sterkte en hardheid. | | Kristalvorming | Het proces waarbij atomen of moleculen zich rangschikken in een geordende, driedimensionale structuur tijdens het stollen van een vloeistof of neerslag. | | Elementaire cel | De kleinste herhalende eenheid van een kristalrooster. | | Ferriet (α-Fe) | Een kristalstructuur van ijzer met een kubisch ruimtelijk gecentreerd rooster, kenmerkend voor koolstofarm ijzer. | | Austeniet (γ-Fe) | Een kristalstructuur van ijzer met een kubisch vlakken gecentreerd rooster, aanwezig bij hogere temperaturen en in staat om meer koolstof op te lossen. | | Hexagonaal kristal | Een kristalstructuur met een zeshoekige grondcel. | | Polykristallijn | Materiaal bestaande uit meerdere kristallen met verschillende oriëntaties. | | Glijvlakken | Vlakken in een kristalrooster waarlangs atomen kunnen verschuiven onder belasting. | | Vloeien | Plastische deformatie van een materiaal waarbij atoomlagen langs elkaar schuiven. | | Mengkristallen | Kristallen gevormd door de oplossing van atomen van verschillende metalen of elementen in elkaar, waarbij ze ofwel de plaats van het basismetaal innemen (substitutioneel) of zich ertussen plaatsen (interstitieel). | | Substitutionele mengkristallen | Mengkristallen waarbij de atomen van het opgeloste element de plaats innemen van de atomen van het basismetaal in het kristalrooster. | | Interstitiële mengkristallen | Mengkristallen waarbij de atomen van het opgeloste element zich in de tussenruimtes van het kristalrooster van het basismetaal bevinden. | | Fe-C-diagram | Een fasediagram dat de evenwichtsverhoudingen tussen ijzer en koolstof bij verschillende temperaturen en concentraties weergeeft. | | Liquidus | De lijn in een fasediagram die de temperatuur aangeeft waaronder een stof volledig vloeibaar is. | | Solidus | De lijn in een fasediagram die de temperatuur aangeeft waaronder een stof volledig vast is. | | Hefboomregel | Een regel die wordt gebruikt om de verhouding van twee fasen (bv. vloeistof en vaste stof) in een binaire legering bij een bepaalde temperatuur en samenstelling te berekenen. | | Perliet | Een microstructuur in staal bestaande uit afwisselende lamellen van ferriet en cementiet, gevormd bij de eutectoïde omzetting. | | Cementiet (Fe3C) | Een harde intermetallische verbinding van ijzer en koolstof, met een hoog koolstofgehalte (ongeveer 6.67%). | | Eutectoïde | Een peritectische reactie die plaatsvindt bij een enkele temperatuur en samenstelling, waarbij een vaste stof ontleedt in twee andere vaste stoffen, ofwel twee vaste stoffen samen smelten tot één andere vaste stof. | | Eutectic | Een peritectische reactie die plaatsvindt bij een enkele temperatuur en samenstelling, waarbij een vloeistof overgaat in twee verschillende vaste fasen. | | Ledeburiet | Een eutecticum in het Fe-C-diagram, bestaande uit austeniet en cementiet. | | Thermische behandelingen | Processen waarbij de microstructuur en eigenschappen van een materiaal worden gewijzigd door gecontroleerde verhitting en afkoeling. | | Harden | Een thermische behandeling waarbij staal tot boven de transformatietemperatuur wordt verhit en vervolgens snel wordt afgekoeld om een harde martensietstructuur te verkrijgen. | | Martensiet | Een zeer harde en brosse microstructuur in staal, gevormd door snelle afkoeling vanuit de austenietfase. | | Ontlaten | Een thermische behandeling waarbij gehard staal wordt verhit tot een relatief lage temperatuur om inwendige spanningen te verminderen en de brosheid te temperen, zonder de hardheid significant te verlagen. | | Spanningsvrij gloeien | Een thermische behandeling om inwendige spanningen in metaalonderdelen te verminderen, vaak na bewerkingen zoals lassen of koudvervormen. | | Veredelen | Een thermische behandeling waarbij staal na het harden wordt verhit tot een hogere temperatuur dan ontlaten, wat leidt tot een gunstige combinatie van sterkte en taaiheid. | | Sorbiet | Een microstructuur in staal bestaande uit fijne bolletjes cementiet in een ferrietmatrix, gevormd door veredelen. | | Normaal gloeien | Een thermische behandeling om de korrelstructuur van staal te verfijnen en mechanische eigenschappen te verbeteren, vooral na processen zoals gieten of lassen. | | Zachtgloeien | Een thermische behandeling waarbij staal wordt verhit om de hardheid te verminderen, de ductiliteit te verhogen en de verspaanbaarheid te verbeteren, vaak ter voorbereiding op verdere bewerkingen. | | Cementeren (carboneren) | Een oppervlaktebehandeling waarbij koolstof in de buitenste laag van staal wordt diffunderen om een harde, slijtvaste laag te creëren, terwijl de kern taai blijft. | | Nitreren | Een oppervlaktebehandeling waarbij stikstof in de buitenste laag van gelegeerd staal wordt gediffundeerd om een zeer harde en slijtvaste laag te vormen. | | Staalnormalisatie | Het proces van het toepassen van normen om staalsoorten en -kwaliteiten te classificeren en te specificeren. | | Euro-norm | Een Europese norm die wordt gebruikt om de materiaalaanduiding van staal te harmoniseren. | | Werkstofnummer (DIN-nomering) | Een nummer dat een specifieke staalsoort identificeert, oorspronkelijk ontwikkeld volgens de Duitse DIN-norm. | | Roestvast staal (RVS) | Een staalsoort die minimaal 11% chroom bevat, wat het corrosiebestendig maakt. | | Ferritisch staal | Roestvast staal met een ferrietische microstructuur, die goede corrosieweerstand biedt maar niet hardbaar is door warmtebehandeling. | | Martensitisch staal | Roestvast staal dat kan worden gehard door warmtebehandeling, met een hoge sterkte en slijtvastheid. | | Austenitisch staal | Roestvast staal met een austenietische microstructuur, dat zeer taai is, ook bij lage temperaturen, en niet magnetisch is. | | Duplex roestvast staal | Roestvast staal met een gemengde ferrietisch-austenietische structuur, dat de voordelen van beide combineert, zoals hoge sterkte en corrosieweerstand. | | Hittevast staal | Staalsoorten die hun sterkte en corrosieweerstand behouden bij verhoogde temperaturen. | | Slijtvast staal | Staalsoorten met een hoog koolstofgehalte en legeringselementen die zorgen voor hoge hardheid en weerstand tegen slijtage. | | Lasersnijstaal | Staalsoorten die specifiek zijn ontworpen voor lasersnijden, met hoge zuiverheid en lage interne spanningen. | | Verenstaal | Staalsoorten met een hoge elasticiteitsgrens en vermoeiingsweerstand, gebruikt voor veren en veerelementen. | | Automatenstaal | Staalsoorten met een hoge verspaanbaarheid, ontworpen voor gebruik in automatische bewerkingsmachines. | | Blankstaal | Staal dat na een koude nabewerking een glad en blank uiterlijk heeft, met verbeterde toleranties en oppervlaktegesteldheid. | | Veredelstaal | Stalen die na het harden worden veredeld om een optimale combinatie van sterkte en taaiheid te bereiken. | | Gietstaal | Staal dat in gesmolten toestand in een vorm wordt gegoten om complexe onderdelen te produceren. | | Gietijzer | Een ijzer-koolstoflegering met een koolstofgehalte hoger dan 1.7%, gekenmerkt door goede gietbaarheid en dempende eigenschappen. | | Wit gietijzer | Gietijzer waarin de koolstof gebonden is als cementiet, wat resulteert in een hard, bros en slijtvast materiaal. | | Grijs gietijzer | Gietijzer waarin de koolstof zich afscheidt als vrije grafietlamellen, wat resulteert in een materiaal met goede dempende eigenschappen en bewerkbaarheid. | | Smeedbaar gietijzer | Gietijzer dat door een gloeibehandeling beter vervormbaar is gemaakt, hoewel het nog steeds niet smeedbaar is. | | Nodulair gietijzer | Gietijzer waarin de grafiet is ingekapseld in bolvormige nodules, wat resulteert in verbeterde mechanische eigenschappen, vergelijkbaar met die van staal. | | Gelegeerd gietijzer | Gietijzer waaraan legeringselementen zijn toegevoegd om specifieke eigenschappen te verbeteren, zoals slijtvastheid of corrosiebestendigheid. | | Mechanite | Een speciale gietijzertoepassing die de voordelen van grijs gietijzer combineert met betere mechanische eigenschappen door een fijnere grafietverdeling. |