RVS is een van de meest gebruikte materialen in de techniek en technologie, dankzij de uitstekende combinatie van sterkte, corrosiebestendigheid en esthetiek. Conventioneel roestvast staal heeft echter enkele beperkingen, zoals een lage taaiheid, slechte lasbaarheid en hoge kosten. Om deze nadelen te overwinnen, werd in de jaren 1970 een nieuwe klasse roestvast staal ontwikkeld, duplex roestvast staal (DSS).
Van de verschillende soorten duplex roestvast staal is 2205 de meest gebruikte en bestudeerde. Het heeft een nominale samenstelling van 22% Cr, 5% Ni, 3% Mo en 0.15% N.
Chemische samenstelling van duplex roestvrij staal 2205
De chemische samenstelling van duplex roestvast staal 2205 is cruciaal voor de eigenschappen en prestaties. De belangrijkste elementen van duplex roestvast staal 2205 zijn chroom (Cr), nikkel (Ni), molybdeen (Mo) en stikstof (N).
Chemische samenstellingen | Beschrijving |
|
Cr | 22-23% | Verantwoordelijk voor de vorming van de ferrietfase en verbeterde corrosiebestendigheid. |
Ni | 4.5-6.5% | Verantwoordelijk voor het vormen van de austenietfase en het verbeteren van de ductiliteit en taaiheid. |
Mo | 3-3.5% | Helpt de weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie te verbeteren. |
N | 0.14-0.2% | Verantwoordelijk voor de stabilisatie van de austenietfase en de verhoging van de weerstand tegen put- en spleetcorrosie. |
C | 0.03% | Deze elementen hebben een geringe of negatieve invloed op de eigenschappen en prestaties van duplex roestvast staal 2205. Daarom moet hun gehalte zo laag mogelijk worden gehouden. |
Mn | 2% | |
Si | 1% | |
P | 0.03% | |
S | 0.02% | |
Cu | 0.5% |
Er zijn verschillende kwaliteiten duplex roestvrij staal 2205, zoals S31803 en S32205, die een licht verschillende chemische samenstelling hebben. Het belangrijkste verschil tussen deze kwaliteiten is het stikstofgehalte. S31803 heeft een lager stikstofgehalte dan S32205, wat betekent dat S31803 een lagere weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie heeft dan S32205. S31803 heeft echter een hoger ferrietgehalte dan S32205, wat betekent dat S31803 een hogere sterkte en hardheid heeft dan S32205.
Mechanische eigenschappen van duplex roestvrij staal 2205
De mechanische eigenschappen van duplex roestvast staal 2205 behoren tot de meest aantrekkelijke eigenschappen van dit materiaal, omdat ze die van conventioneel roestvast staal en andere legeringen overtreffen. De mechanische eigenschappen van duplex roestvast staal 2205 omvatten sterkte, ductiliteit, hardheid, vermoeiingsweerstand en breuktaaiheid.
- Sterkte
Sterkte is de mate waarin een materiaal bestand is tegen vervorming en breuk als gevolg van uitgeoefende krachten.
De vloeigrens van duplex roestvast staal 2205 is ongeveer tweemaal zo hoog als die van austenitisch roestvast staal en vergelijkbaar met die van hoogvaste laaggelegeerde staalsoorten.
De treksterkte van duplex roestvast staal 2205 is bovendien hoger dan die van austenitisch roestvast staal en vergelijkbaar met die van precipitatiegehard roestvast staal.
- buigzaamheid
Ductiliteit is het vermogen van een materiaal om plastisch te vervormen zonder te breken of te scheuren.
Duplex roestvast staal 2205 heeft een goede ductiliteit dankzij de aanwezigheid van de austenietfase, die zorgt voor plastische vervorming en rekversteviging.
De verlenging en de oppervlakteverkleining van duplex roestvast staal 2205 zijn hoger dan die van ferritische roestvaste staalsoorten, en lager dan die van austenitische roestvaste staalsoorten.
- Hardheid
Hardheid is de mate waarin een materiaal bestand is tegen indrukking of slijtage.
De hardheid van duplex roestvast staal 2205 is hoger dan die van austenitisch roestvast staal en lager dan die van martensitisch roestvast staal. De hardheid van duplex roestvast staal 2205 kan worden verhoogd door koudvervorming of veroudering, maar dit kan de ductiliteit en corrosiebestendigheid verminderen.
- Vermoeidheid
Breuktaaiheid is het vermogen van een materiaal om scheurvoortplanting en breuk onder spanning te weerstaan.
Duplex roestvast staal 2205 heeft een hoge vermoeiingsweerstand dankzij de uitgebalanceerde combinatie van ferriet- en austenietfasen, die een goede balans tussen sterkte en taaiheid bieden. De vermoeiingssterkte van duplex roestvast staal 2205 is hoger dan die van austenitisch roestvast staal en lager dan die van ferritisch roestvast staal.
- Breuktaaiheid
Breuktaaiheid is het vermogen van een materiaal om scheurvoortplanting en breuk onder spanning te weerstaan.
Duplex roestvast staal 2205 heeft een hoge breuktaaiheid dankzij de aanwezigheid van de austenietfase, die zorgt voor ductiele breuk en energieabsorptie. De breuktaaiheid van duplex roestvast staal 2205 is hoger dan die van ferritisch roestvast staal en lager dan die van austenitisch roestvast staal.
2205 Duplex roestvrij staal gietproces
Het gietproces van duplex roestvast staal 2205 is een methode om componenten te produceren die bijna in de gewenste vorm zijn, door gesmolten metaal in een mal te gieten en het te laten stollen tot de gewenste vorm.
- Matrijzen maken: De mal is de holte die de vorm en grootte van het gietstuk bepaalt.
- Smelten en gieten: Bij het smelt- en gietproces wordt het duplex roestvast staal 2205 verhit tot het vloeibaar is en overgebracht in de mal.
- Stollen en afkoelen: Het stollings- en afkoelingsproces omvat de transformatie van vloeibaar metaal naar vast metaal in de mal.
- Ontvormen en reinigen: Bij het ontvormen en reinigen wordt het gietstuk uit de mal gehaald en worden overtollig metaal, zand, keramiek of gips van het gietstuk verwijderd.
- Inspectie en testen: Bij het inspectie- en testproces worden de kwaliteit en de prestaties van het gietstuk gecontroleerd aan de hand van de specificaties en normen.
Het gietproces van duplex roestvast staal 2205 kent ook een aantal uitdagingen en oplossingen, zoals:
- Heet kraken: Warmscheuren is het ontstaan van scheuren in het gietstuk tijdens of kort na het stollen, als gevolg van thermische spanning, segregatie of faseovergang van het metaal.
- Oplossing: Warmscheuren kan worden voorkomen of verminderd door het optimaliseren van het matrijsontwerp, de gietgeometrie, de giettemperatuur, de koelsnelheid en de chemische samenstelling van het metaal.
- Fasetransformatie: Fasetransformatie is de verandering van de ferriet- en austenietfase in het gietstuk tijdens of na het stollen, als gevolg van de temperatuur, de samenstelling of de vervorming van het metaal.
- Segregatie: Segregatie is de ongelijkmatige verdeling van de legeringselementen in het gietstuk, als gevolg van de verschillende oplosbaarheid, diffusie of dichtheid van de elementen in het vloeibare of vaste metaal.
Voordelen van 2205 Duplex roestvrij staal gieten
Duplex roestvrij staal 2205 gieten is een superieure productiemethode vergeleken met andere methoden, zoals smeden, walsen en bewerken.
- Productie van bijna-netto-vorm
Duplex RVS 2205-gietwerk kan complexe en grote componenten produceren met minimale materiaalverspilling en bewerking. Een onderzoek van de American Foundry Society toonde bijvoorbeeld aan dat het gieten van een klephuis van duplex roestvrij staal 2205 bespaarde 40% van het materiaal en 30% van de bewerkingstijd ten opzichte van smeden.
- Hoge prestaties en corrosiebestendigheid
Met duplex roestvrij staal 2205 kan een gebalanceerde microstructuur van ferriet en austeniet worden bereikt, wat zorgt voor een hoge sterkte, ductiliteit, hardheid, vermoeiingsweerstand en breuktaaiheid.
Duplex RVS 2205 gietstaal is dankzij het hoge gehalte aan chroom, molybdeen en stikstof ook bestand tegen diverse soorten corrosie, zoals putcorrosie, spleetcorrosie, spanningscorrosie en algemene corrosie. Deze eigenschappen maken duplex RVS 2205 gietstaal geschikt voor veeleisende toepassingen, zoals de olie- en gasindustrie, de chemische industrie en de maritieme industrie.
- Milieu-, economische en sociale voordelen
Duplex roestvast staal 2205 kan de uitstoot van broeikasgassen, het verbruik van hulpbronnen en de milieu-impact van het productieproces verminderen in vergelijking met andere methoden.
Toepassingen van 2205 DSS-gietstukken
- Aerospace:Landingsgestel, motoronderdelen en structurele elementen.
- Automotive:Uitlaatsystemen, turboladers en brandstofinjectoren.
- Biomedisch:Implantaten, prothesen en chirurgische instrumenten.
- Constructie: Bruggen, torens en pijpleidingen.
- Kleppen
- Fietspompen
- Waaiers
- Beslag
Conclusie
Duplex 2205 roestvrij staal is een hoogwaardige duplex roestvrijstalen legering. Het heeft een goede vermoeiingssterkte en een uitstekende weerstand tegen spanningscorrosie, scheuren, putcorrosie, erosie en algemene corrosie in zware omstandigheden.
