De 8 must-know mechanische eigenschappen van roestvast staal

1. Opbrengststerkte

(mechanisch symbool σ0,2, afkorting YS)

σ0.2=P0.2/F0

• P0.2 - belasting gedragen door een trekproefstuk met plastische vervorming van 0,2%
• F0 - oorspronkelijke doorsnede van het trekproefstuk

Een laag treksterkte van een materiaal betekent dat het vatbaar is voor uitzetting, een minimale terugslag heeft na het vormen en gunstige eigenschappen heeft voor het vormen en vormbehoud tijdens het vormen.

2. Treksterkte

(mechanisch symbool σb, afkorting TS)

σb=Pb/F0

• Pb - maximale belasting op het trekproefstuk voor breuk
• F0 - oorspronkelijke doorsnede van het trekproefstuk

Een hoge treksterkte van een materiaal betekent dat het bestand is tegen breken tijdens vervorming, waardoor het geschikt is om plastische vervorming te ondergaan.

3. Opbrengstverhouding

(σ0,2/σb)

De vloeigrensverhouding heeft een grote invloed op de vervormbaarheid van materialen tijdens het stansen.

Als de vloeigrensverhouding laag is, is de fase van plastische vervorming van rekking tot breuk in plaatmetaal wordt verlengd, waardoor het risico op breuken tijdens het vormen afneemt en het gemakkelijker wordt om te stempelen.

Over het algemeen verhoogt een lage vloeigrens de weerstand tegen scheuren in plaatmetaal tijdens diverse vormprocessen.

Tabel: Opbrengstverhouding van gewone roestvrijstalen materialen

4. Rek

(mechanisch symbool, Engelse afkorting EL)

Rek verwijst naar de verhouding van de totale toename in lengte van het materiaal van plastische vervorming tot breuk, vergeleken met de oorspronkelijke lengte. Het wordt uitgedrukt als:

• δ - materiaalrek (%);
• L - lengte van het monster wanneer het wordt losgetrokken (mm);
• L0 - lengte van het proefstuk voor de spanning (mm).

Een hoge rek van een materiaal betekent dat het een grotere plastische vervorming kan ondergaan en goed bestand is tegen scheuren, waardoor het gunstig is om te trekken, flensen uitpuilend.

De flenscoëfficiënt en opbollingseigenschap (Ericsson waarde) van een materiaal zijn recht evenredig met de rek.

5. Verstevigingsindex (n)

De index voor spanningsharding, ook bekend als de "n-waarde", geeft de koudvervormingsharding van materialen weer en de invloed daarvan op de vervormbaarheid tijdens het stansen.

Een hoge vervormingshardingsindex geeft aan dat het materiaal een sterke lokale vervormingscapaciteit heeft en plaatselijke verdunning effectief kan voorkomen. Dit betekent dat het verhogen van de vervormingsgrens resulteert in een meer uniforme vervormingsverdeling en dat de algemene vervormingsgrens van het materiaal hoog is tijdens het vervormen.

6. Austeniet evenwichtscoëfficiënt (A)

A(BAL) = 30(C+N)+0,5Mn+Ni-1,3Cr+11,8

De stabiliteit van austeniet wordt aangegeven door de "A waarde". Een kleinere A waarde betekent dat de austeniet minder stabiel is.

De structuur van staal is gevoelig voor veranderingen door koude en warme bewerkingen, die de mechanische eigenschappen kunnen beïnvloeden.

Ni, Mn, C en N zijn veel voorkomende elementen die helpen bij het vormen en stabiliseren van austeniet in roestvrij staal, vooral Ni. Een verhoging van het gehalte aan deze elementen kan de austenitische evenwichtscoëfficiënt verhogen en de austenitische structuur stabieler maken.

Cr, Mo, Si, Ti en Nb zijn elementen die de ferrietstructuur helpen vormen en stabiliseren. Een verhoging van het Cr-gehalte kan de austenitische evenwichtscoëfficiënt verlagen.

SUS304 roestvrij staal is een zuiver austenitische structuur met zijn eigen stabiliteit. Na koudvervormen wordt het hard doordat een deel van de austenitische structuur verandert in martensietbekend als martensiet door koude bewerking.

Austenitisch roestvast staal heeft een kleine evenwichtscoëfficiënt, waardoor het gevoelig is voor martensiettransformatie of verdere transformatie. martensietvorming tijdens koudvervormen, wat resulteert in een hoge mate van koudverharding.

7. Koudvervormen geïnduceerd martensiet transformatiepunt Md (30/50)

Md(30/50)= 551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo

Het martensiet transformatiepunt (Md(30/50)) is de temperatuur waarbij 50% van het materiaal martensiet transformatie ondergaat na het ondergaan van 30% ware rek door koude vervorming. Hoe hoger het gehalte aan legeringselementen in austenitisch roestvast staal, hoe lager het martensiet transformatiepunt.

Austenitisch roestvast staal met een lager martensiet transformatiepunt is minder gevoelig voor geïnduceerde martensiet tijdens koudvervormen en heeft een lage mate van koudversteviging.

Koudvervormen in roestvast staal wordt veroorzaakt door twee factoren: koudvervormen door een toename van dislocaties en koudvervormen door structurele transformatie (van austeniet naar martensiet).

SUS430 staal ondergaat geen structurele transformatie tijdens de vervorming en de koudversteviging wordt alleen veroorzaakt door een toename van dislocaties.

Daarentegen is de koudversteviging van SUS304 staal voornamelijk te wijten aan de transformatie van austeniet naar martensiet, met een kleinere bijdrage van een toename in dislocaties. Daarom is de koudversteviging van austenitisch roestvast staal meer uitgesproken dan die van ferritisch roestvrij staal.

Het nikkelgehalte heeft een significant effect op het martensiettransformatiepunt in austenitisch roestvast staal. Een toename van het nikkelgehalte leidt tot een lager martensiettransformatiepunt en een kleinere mate van koudversteviging.

8. Korrelgrootte (N)

De fysische betekenis van korrelgrootte kan worden begrepen aan de hand van de volgende formule:

ξ=2N+3

• ξ-aantal korrels per vierkante millimeter van de doorsnede;
• N-korrelgrootte.

Een hogere korrelgrootte N betekent dat er meer korrels per eenheid dwarsdoorsnede zijn, waardoor de korrelgrootte fijner is. Dit resulteert in een hogere sterkte en betere rek van het materiaal.

Staal met N>5 (256 korrels/mm) wordt beschouwd als fijnkorrelig staal.

Een grote korrelgrootte kan de plastische rekverhouding (R) van het materiaal verhogen, maar verlaagt ook de vloeigrensverhouding en de rek.

Bij grote korrels kunnen er echter verschillende oriëntaties zijn op het oppervlak van het plaatmetaal, wat leidt tot ongelijke vervorming en het "sinaasappelhuid"-effect veroorzaakt op het materiaaloppervlak.

Het verfijnen van de korrelgrootte kan het optreden van sinaasappelschil verminderen, maar als de korrelgrootte te fijn is, zal de plastische rekratio afnemen en zullen de vloeigrensratio en rek toenemen, waardoor het minder geschikt wordt om te vervormen.