Wat is HARDOX staal?

HARDOX is een speciale harde, slijtvaste staalsoort die wordt geproduceerd en geëxporteerd door de Zweedse staalproducent SSAB. Het Zweedse bedrijf was de staalproducent die er als eerste in slaagde om een moderne slijtvaste staallegering te produceren. HARDOX is hard en krasvast en slijt daardoor nauwelijks ook bij zware mechanische belasting. Daarom wordt HARDOX in de praktijk vaak toegepast als slijtplaat en wordt het materiaal ook gebruikt voor bepaalde gereedschappen in de civiele techniek en de agrarische sector. In deze tekst kun je meer te weten komen over HARDOX en de toepassing daarvan.

Waarvoor wordt HARDOX gebruikt?
Metalen hebben bepaalde eigenschappen en een metaallegering kan er voor zorgen dat de gunstige eigenschappen van bepaalde metalen aan elkaar verbonden kunnen worden. HARDOX bevat een speciale samenstelling die er voor zorgt dat het materiaal nauwelijks slijt. Daardoor is het metaal heel geschikt voor de graafbakken van graafmachines. Ook voor de graafbakken van bulldozers is het metaal zeer geschikt. De slijtlagen in kiepwagens worden eveneens vaak van HARDOX gemaakt. Omdat alle stenen en het zand in kiepwagens normaal voor veel slijtage zorgen is het HARDOX staal een prima oplossing om de duurzaamheid van de laadbak te bevorderen. Veel bedrijven die in het grondverzet werken of ondernemers die stenen en grind verhandelen maken daarom gebruik van graafmachines en kiepwagens die voorzien zijn van HARDOX staal. Deze voertuigen gaan langer mee dan wanneer deze van gewoon koolstofstaal zouden zijn gemaakt.

Eigenschappen van HARDOX
HARDOX is slijtvast en heeft een uniforme vlakheid. Daarnaast heeft het metaal een hoge hardheid en is het sterk. Het is echter niet alleen de oppervlakte van het materiaal dat hard is. Het materiaal is ook door de oppervlakte heen hard. Dat zorgt er voor dat wanneer de oppervlakte is afgesleten het materiaal hard blijft en dus niet harder gaat slijten.  Door deze eigenschappen kan het materiaal goed gebruikt worden om bijvoorbeeld op het gewicht van voertuigen te besparen. Het materiaal slijt veel langzamer dan gewoon staal waardoor bijvoorbeeld de graafschop van minder dik materiaal gemaakt hoeft te worden. Ook de laadbak van een kiepwagen hoeft van minder dik staal te worden gemaakt vanwege deze slijtvastheid. Verder kan men HARDOX goed lassen en kan het materiaal goed worden bewerkt. Bij lage temperaturen blijft het metaal goed stootvast.

Verschillende soorten HARDOX staal
HARDOX is in verschillende soorten verkrijgbaar. Een bekende soort is HARDOX 400. Deze wordt veel toegepast. Er zijn echter nog meer varianten. Hieronder volgt een opsomming:

  • Hardox 400
  • Hardox 450
  • Hardox 500
  • Hardox 550
  • Hardox 600
  • Hardox Hituf
  • Hardox Extreme

De hiervoor genoemde varianten van Hardox verschillen onderling op het gebied van sterkte. Zo zijn bepaalde Hardox varianten harder en zijn weer andere varianten taaier of buigzamer. De website van SSAB maakt veel duidelijk over de eigenschappen van Hardox en de verschillende varianten die door dit bedrijf worden geproduceerd. Op de website wordt ook duidelijk verwoord waarom Hardox zo geschikt is voor bepaalde toepassingen.

Wat is elektrostaalproces en hoe verloopt het elektrostaalproces?

Voor de bereiding van staal kunnen verschillende methodes worden gebruikt. Aan het begin van de twintigste eeuw werd veel gebruik gemaakt van het Siemens-Martinproces voor de productie van staal. Halverwege deze eeuw werd het oxistaalproces proces / oxystaalproces populairder. Het oxistaalproces verloopt beduidend sneller dan het Siemens-Martinproces daardoor kan in een kleiner tijdsbestek meer staal worden geproduceerd. Tegenwoordig wordt ook een ander staalbereidingsproces toegepast. Dit is het elektrostaalproces. Doormiddel van het elektrostaalproces kan staal worden geproduceerd van een zeer hoogwaardige kwaliteit. Dit komt doordat de chemische reacties in het smeltbad goed geregeld kunnen worden.

Hoe verloopt het elektrostaalproces?
Voor het elektrostaalproces maakt men gebruik van een elektrovlamboogoven. Deze oven wordt ook wel elektro-oven genoemd. In het elektrostaalproces wordt schroot gerecycled tot staal. Aan het begin van het elektrostaalproces wordt schroot doormiddel van een soort stalen mand in de elektro-oven geladen. Deze stroken waar deze stalen mand uit bestaat zijn aan de onderkant aan elkaar verbonden met een touw. Zodra deze aaneengebonden mand boven de oven hangt en langzaam naar beneden wordt gebracht zorgt de hitte van de elektro-oven er voor dat het touw verbrand. Hierdoor gaan de stroken van de mand uitelkaar en valt het schroot door de zwaartekracht in de oven.

Het schroot moet worden gesmolten op een bepaalde temperatuur. Deze warmte wordt toegevoerd door gebruik te maken van elektrische lichtbogen. Deze lichtbogen ontstaan tussen die elektroden die in de oven naar beneden worden gebracht en de aanwezige lading. De elektroden zijn koolstaven en de lading bestaat uit het staalschroot dat in de oven is gebracht met de mand. De drie elektrodes worden gevoed met een driefasige wisselstroom.

De lading en de elektroden zorgen voor de lichtbogen en deze creëren vervolgens de benodigde hitte voor de oven zodat het schroot smelt. De chemische reacties die hierbij ontstaan kunnen goed worden geregeld. Het is zelfs mogelijk om verzinkt staal in elektro-ovens te recyclen. Dit zorgt er voor dat de kwaliteit van staal dat met het elektrostaalproces is gefabriceerd van hoge kwaliteit kan worden gemaakt. De slak wordt verwijdert en in een slakkenpan afgegoten. Vervolgens wordt het staal afgegoten in een gietpan. In totaal duurt de staalbereiding middels het elektrostaalproces twee tot vier uur. De overcapaciteit van de elektro-ovens verschilt. Gemiddeld is de capaciteit van deze ovens tussen de 100 en 300 ton staal.

Waarvoor wordt het elektrostaalproces gebruikt?
Het oxistaalproces wordt gebruikt voor de raffinage van ruwijzer. Dit is niet het geval bij het elektrostaalproces. Dit proces wordt gebruikt voor het maken van staal op basis van schroot. Het elektrostaalproces wordt gebruikt voor staalsoorten met een hoogwaardige legering. Daarnaast wordt het proces ook gebruikt voor het recyclen van ongelegeerd staal. Voor de fabricage van ongelegeerd staal wordt meestal gebruik gemaakt van grote elektro-ovens. Voor staal met speciale legeringen wordt meestal gebruik gemaakt van kleinere ovens maar dat hoeft niet. Staal van hoogwaardige legeringen wordt ook wel speciaalstaal genoemd. Metallurgen zijn technisch specialisten en hebben veel kennis van de eigenschappen van metalen. Hun vakgebied heet metallurgie. Metallurgen kunnen de eigenschappen van staalsoorten goed op elkaar afstemmen zodat de een legering met de gewenste kwaliteiten kan ontstaan. De metallurg maakt een duidelijke verhouding tussen de verschillende hoeveelheden van bepaalde metaalsoorten die samengevoegd moeten worden. Het elektrostaalproces kan worden gebruikt om de staallegering daadwerkelijk te vervaardigen. De kwaliteit van deze staallegeringen is hoog. Daar moet ook voor betaald worden. Het oxistaalproces wordt in de praktijk nog steeds veel gebruikt voor de productie van staal. Inmiddels neemt echter het elektrostaalproces twintig procent van de totale staalproductie voor zijn rekening.

Wat is een bimetaal en wat is het verschil tussen bimetaal en een metaallegering?

Bimetalen bestaan uit twee verschillende metalen die zeer vast aan elkaar bevestigd zijn. Bimetalen worden vaak in de vorm van een strip aangeleverd. De twee verschillende metalen waaruit de strip bestaat zijn stevig op elkaar gewalst. Bimetalen worden in de werktuigbouwkunde op verschillende manieren toegepast. De eigenschappen van de metalen die aan elkaar verbonden zijn zorgen er voor dat bimetalen unieke toepassingen hebben. Zo worden bimetalen gebruikt voor het maken van thermometers en thermostaten. Daarnaast kunnen ook andere producten door de toepassing van bimetalen worden geoptimaliseerd. Hierbij kan gedacht worden aan producten met hoge eisen op het gebied van slijtvastheid en veerkrachtigheid. Hieronder zijn verschillende combinaties en toepassingsgebieden van bimetalen toegelicht. Tot slot is het verschil aangegeven tussen bimetalen en legeringen.

Bimetalen in thermostaten en thermometers
De metalen die in bimetaal aan elkaar verbonden zijn kunnen verschillende uitzettingscoëfficiënten bevatten. Bij temperatuursverandering krimpt de ene kant van de strip meer dan de andere kant van de strip. Hierdoor buigt de strip in een bepaalde richting. Deze eigenschap zorgt er voor dat bimetaal gebruikt kan worden in thermostaten.

Bimetalen in de verspaning
Zagen behoort tot de verspanende technieken. Met name voor zaagbladen wordt regelmatig gebruik gemaakt van bimetalen. Hierdoor kan een zaag de gewenste hardheid, slijtvastheid en veerkrachtigheid krijgen. Bimetaal zaagbladen worden toegepast in cirkelzagen, gatzagen en reciprozagen.

Bimetaal is geen legering
Bimetalen zijn geen legeringen. Bimetalen bestaan uit twee afzonderlijke metalen die samen verbonden zijn doormiddel van walsen. Bij legeringen worden twee of meer metalen in elkaar vermengd, meestal onder hoge temperatuur. De verschillende metalen zijn door deze vermenging niet meer te onderscheiden. In de werktuigbouwkunde worden veel meer legeringen toegepast dan bimetalen.

Wat is cortenstaal en waarvoor kan het worden gebruikt?

Cortenstaal is een metaallegering en is ontwikkeld door US Steel. Cortenstaal wordt in de handel ook wel onder de merknaam COR-TEN ®-staal aangeboden. Deze term bestaat uit twee afkoringen COR-rosion resistance en TEN-sile strengt. Waneer dit wordt vertaald in het Nederlands dan is cortenstaal goed bestand tegen corrosie en heeft het ook een behoorlijke mechanische sterkte. De doelstelling die US Steel had met de ontwikkeling van cortenstaal is een grotere weervastheid of weerbestendigheid dan gewoon staal. Hierdoor kan cortenstaal ook in de buitenlucht worden gebruikt zonder extra behandelingen.

De samenstelling van de cortenstaallegering bestaat voornamelijk uit ijzer. Aan het ijzer zijn de volgende metalen toegevoegd: koper, silicium, chroom, fosfor en nikkel. Het bevat een bruine kleur die ontstaat door oxidatie. De roestbruine oxidehuid van cortenstaal is zeer kenmerkend voor deze metaallegering. Cortenstaal heeft sterkte die vergelijkbaar is met roestvast staal. Er wordt met sterkteberekeningen gerekend met 355 N/mm². In Europa worden ook wel staallegeringen gefabriceerd die weervast zijn en vergelijkbaar zijn met cortenstaal. Hieronder wordt meer informatie weergegeven over cortenstaal.

Oxidehuid van cortenstaal
Veel metaalsoorten oxideren. Alleen edelmetalen zoals goud en platina oxideren nauwelijks. De oxide die aan de buitenkant van metaal ontstaat beschermd het onderliggende metaal tegen zuurstof. Hierdoor wordt het metaal onder de oxidehuid beschermd tegen corrosie. Het metaal beschermd zichzelf als het ware door de ontwikkeling van oxide. Cortenstaal bevat een dikke oxidehuid waardoor het metaal onder de oxide goed beschermd is. Het metaal hoeft geen extra behandeling te ondergaan doormiddel van een verflaag of coating. Daarom wordt cortenstaal veel gebruikt voor metalen objecten die buiten in weer en wind staan.

Waarvoor is cortenstaal geschikt?
Hoewel cortenstaal een stevige en dichte oxidehuid bevat is de toepassing van deze metaallegering niet overal even geschikt voor. Voor het ontwikkelen van oxide wordt namelijk een deel van het metaal opgeofferd. Wanneer regen, wind en zand voortdurend op cortenstaal inwerken zal de buitenste oxide laag steeds een beetje afslijten. Door dit afslijten moet er regelmatig weer een nieuwe oxidehuid worden gevormd. Hoewel dit proces automatisch gaat door de reactie met zuurstof zorgt het er wel voor dat de oxide regelmatig een klein laagje van het onderliggende metaal aanvreet. Hierdoor wordt het onderliggende metaal na verloop van tijd steeds dunner. Daarom zijn metaalbedrijven zoals  United States Steel Corporation geen voorstander voor het gebruik van cortenstaal in alle constructies die daadwerkelijk dragend zijn en voortdurend belast worden. Ook voor zijkanten van gebouwen en gevelbeplating is cortenstaal niet altijd geschikt. Dunne platen die vervaardigd zijn van cortenstaal kunnen door de ontwikkeling van oxide na verloop van tijd geheel weg oxideren. Er moet daarom altijd rekening worden gehouden met de dikte van het materiaal en de mate waarin het bloot staat aan invloeden van buitenaf.

Cortenstaal is echter wel heel geschikt voor kunstobjecten. Hiervoor wordt het veelvuldig toegepast. Veel kunstobjecten die er roestig uit zien en in de buitenlucht zijn geplaatst zijn gemaakt van cortenstaal. Er moet wel rekening gehouden worden met de omgeving waarin het kunstobject is geplaatst. Het roest dat afkomstig is van het object kan met bijvoorbeeld regenwater en gesmolten sneeuw worden weggespoeld en kan daardoor op de omliggende omgeving terecht komen. Hierdoor kunnen bijvoorbeeld op het trottoir roestige plekken ontstaan. Cortenstaal wordt ook wel toegepast in tuinmeubelen en borders en erfscheidingen.

Ook voor zwaardere constructies wordt cortenstaal gebruikt mits er gebruik wordt gemaakt van profielen die over voldoende dikte beschikken. Cortenstaal dat een behoorlijke dikte heeft kan worden gebruikt voor bruggen, scheepscontainers en op booreilanden. Er moet rekening worden gehouden met bepaalde hoeken waarin water kan blijven staan. Door de voortdurende aanwezigheid van water in de hoeken van constructies die van cortenstaal zijn gemaakt kan de oxidevorming versneld verlopen waardoor het materiaal dunner wordt.