Roestvrij staal is het materiaal bij uitstek in verschillende industrieën waar corrosiebestendigheid van het grootste belang is, neem bijvoorbeeld onderdelen die worden blootgesteld aan ruwe omgevingen. Echter, deze zeer gunstige eigenschap gaat niet altijd hand in hand met een hoge oppervlaktehardheid, slijtvastheid en vermoeiingssterkte.

De meeste warmtebehandelingsmethoden kunnen niet gemakkelijk worden toegepast op roestvrij staal om de eigenschappen ervan te verbeteren. Vooral, oppervlakteharding van roestvast staal door nitreren en nitrocarboneren in het conventionele temperatuurbereik van 500 tot 1000 °C is zeer schadelijk voor de corrosie-eigenschappen. Een mogelijke oplossing is het implementeren van processen die het op een lagere temperatuur harden van roestvast staal mogelijk maken.

Het door de EU gefinancierde project PLASSTEEL heeft een geavanceerd proces ontwikkeld voor het bij lage temperatuur harden van het oppervlak van roestvrij staal dat nauwkeurige afstemming van de materiaaleigenschappen mogelijk maakt. Het nieuwe warmtebehandelingsproces kan worden toegepast op alle ferritische, martensitisch, austenitische en duplexkwaliteiten, het materiaal een ongeëvenaarde mate van slijtage geven, weerstand tegen vermoeidheid en corrosie.

Toenemende hardheid bij lagere temperaturen

Gebaseerd op meer dan 40 jaar ervaring, IONITECH LTD heeft een plasmanitrerende/nitrocarbureringsoven ontwikkeld die een uitstekende temperatuuruniformiteit over het hele werkgebied bereikt. "De nieuwe plasmanitreringsoven elimineert ook de mogelijkheid van het 'holle-kathode'-effect. Deze lokale oververhitting kan leiden tot temperaturen boven de temperaturen die nodig zijn voor het PLASSTEEL-proces, wat op zijn beurt zal leiden tot chroomcarbide- en chroomnitride-precipitaties op de korrelgrenzen van Deze gebieden hebben een hogere oppervlaktehardheid, maar zijn ook gevoelig voor interkristallijne corrosie, ", zegt de toonaangevende onderzoeks- en ontwikkelingsspecialist Alexander Varhoshkov.

Het PLASSTEEL-proces is gebaseerd op plasmatechnologie en bestaat uit een oplossingsnitrerings- en nitrocarbonisatieproces bij temperaturen onder 500°C dat de oppervlaktelaag van een werkstuk verrijkt met stikstof en koolstof. Het koolstofhoudende gas dat bij nitrocarbonisatie wordt toegevoegd, kan methaan zijn, propaan of aardgas. Het gehalte varieert van 2 tot 10% in het gasmengsel. De behandelingsstap kan enkele minuten tot 20 uur duren, afhankelijk van het werkstukmateriaal en de eisen aan de laagdiepte.

Gedurende het hele project, verschillende soorten roestvast staal werden verwerkt en getest. Afhankelijk van het percentage legeringselementen in deze staalsoorten en andere eigenschappen, resultaten enigszins gevarieerd. "Sommige van de legeringselementen maakten de diffusie van de koolstofatomen moeilijker en langzamer, wat leidt tot kleine verschillen in de diffusielaag en oppervlaktehardheid. Hoe dan ook, in elk geval, het doel was om de slijtage-eigenschappen van alle soorten roestvast staal te verbeteren, met behoud van hun corrosie-eigenschappen, " zegt dr. Varhoshkov.

Een proces zo waar als staal

De meeste oppervlaktehardingstechnieken verminderen de oorspronkelijke corrosieweerstand van roestvast staal. De geavanceerde nieuwe proces- en plasmanitreringsoven van IONITECH laten zien dat dit niet langer de norm is. "Deze tekortkoming wordt met succes omzeild door deze uitstekende plasmanitreringsoven die nauwkeurige controle biedt over de materiaaleigenschappen, " vervolgt Dr. Varhoshkov.

Werken bij lage temperaturen bood een remedie voor het oplossen van stikstof of koolstof in roestvrij staal zonder de vorming van chroomnitrides of carbiden. Projectpartners slaagden er niet alleen in om de oppervlaktehardheid van de onderdelen 4 keer te verhogen, maar ook bij het verbeteren van adhesieve en abrasieve slijtage, en ook de tribologische eigenschappen van het metaal.