Rvs 304 of 316L: welke kwaliteit kiest u voor uw onderdelen?

De austenitische roestvaste staalsoorten 304 en 316L zijn het meest gebruikt voor verspaande onderdelen, platen en samenstellingen. Hun naam verschilt per norm: de Amerikaanse AISI-aanduiding (304, 316L) en de Europese aanduiding volgens EN 10088, met nummer (1.4301…) of met chemische samenstelling. Bij productie in Europa staat doorgaans de EN-aanduiding op het materiaalcertificaat: vermeld die op uw tekening, of geef ‘gelijkwaardig toegestaan’ aan.

De ‘L’ staat voor low carbon. De dichtheid is ongeveer 7,9 g/cm³ voor 304 en 8,0 g/cm³ voor 316L: bij gelijk volume is de massa vrijwel identiek, en met de tool voor massaberekening bepaalt u het gewicht van het ruwe materiaal. Beide kwaliteiten zijn in gegloeide toestand niet-magnetisch, maar kunnen na koude vervorming licht magnetisch worden: met een magneet kunt u ze dus niet onderscheiden.

In gegloeide toestand hebben beide kwaliteiten vergelijkbare mechanische eigenschappen (een minimale rekgrens in de orde van 200 MPa, met een grote rek): ze worden dus zelden onderscheiden op sterkte, maar op corrosiebestendigheid. Geen van beide is hardbaar door harden; alleen koudversteviging verhoogt hun hardheid. Voor een hoge hardheid moet u kijken naar andere rvs-families, met name martensitisch.

Rvs is corrosiebestendig dankzij een uiterst dunne laag chroomoxide, die zich aan de lucht herstelt. Chloride-ionen (zeezout, strooizout, bleekwater, veel reinigings- en desinfectiemiddelen) tasten deze laag plaatselijk aan en veroorzaken putcorrosie, of spleetcorrosie in kieren en onder afzettingen. Het molybdeen in 316L versterkt de laag tegen deze aanvallen.

Een index maakt het mogelijk de kwaliteiten te vergelijken: de PREN (pitting resistance equivalent number), berekend uit chroom, molybdeen en stikstof. De typische waarden liggen in de orde van 18 tot 20 voor 1.4301 en van 23 tot 26 voor 1.4404. Hoe hoger, hoe beter de kwaliteit bij gelijke omstandigheden putcorrosie weerstaat.

Wat dit betekent per toepassing

• 304 volstaat binnen, in een chloorvrije atmosfeer: professionele keukens, meubilair, beschermkappen, veel mechanische onderdelen.
• 316L heeft de voorkeur aan de kust, in een maritieme omgeving, in chemische en farmaceutische processen en zodra er regelmatig met chloorhoudende middelen wordt gereinigd of gedesinfecteerd.
• Voorbij 316L: ook 316L heeft zijn grenzen (langdurige onderdompeling in zeewater, warme chloriden, nauwe spleten). Duplexstaal, zoals 1.4462, of superaustenitische kwaliteiten zijn dan het bestuderen waard.

De oppervlaktetoestand telt even zwaar als de kwaliteit: een glad en schoon oppervlak weerstaat beter dan een ruw of verontreinigd oppervlak.

Austenitisch rvs is minder gemakkelijk te verspanen dan staal of aluminium. Het verhardt door koudversteviging: het materiaal wordt harder onder het gereedschap als dat wrijft in plaats van snijdt. De lage warmtegeleiding concentreert de warmte op de snijkant, en de lange, draderige spaan breekt slecht. 316L is doorgaans iets lastiger dan 304: taaier, het slijt het gereedschap sneller.

Werkplaatsen voor CNC-bewerking compenseren dit met scherpe en aangepaste gereedschappen, lagere snijsnelheden dan bij staal, een voldoende voeding om onder de verharde zone te snijden, ruime koeling en spaanbrekende strategieën. Het resultaat: langere cyclustijden en eerder vervangen gereedschap, dus hogere bewerkingskosten. De tool voor snijsnelheid geeft een richtlijn voor het berekenen van de toerentallen.

303 (1.4305), wanneer corrosie niet kritiek is

Voor draaien en automatendraaien in serie breekt een zwavelhoudende kwaliteit, 303 (1.4305), gemakkelijker en is duidelijk sneller te verspanen. Daar staat tegenover dat de corrosiebestendigheid lager is (sulfiden bevorderen putcorrosie) en dat lassen wordt afgeraden. Het vervangt 304 of 316L niet voor een gelast onderdeel of een onderdeel dat aan corrosie is blootgesteld, maar als de toepassing het toelaat kan het de prijs verlagen: stel de vraag aan de werkplaats.

304 en 316L zijn zeer goed lasbaar, zowel met TIG als met MAG (zie de gids TIG, MIG, MAG of beklede elektrode). Twee punten vragen aandacht.

• Sensibilisatie. Tussen ongeveer 450 °C en 850 °C kan koolstof zich met chroom verbinden en carbiden vormen op de korrelgrenzen; het metaal raakt rond de las verarmd aan chroom en wordt gevoelig voor interkristallijne corrosie. De ‘L’-varianten (koolstof kleiner dan of gelijk aan 0,03 %) beperken dit risico: ze zijn de logische keuze voor gelaste onderdelen, vooral dikke. Met titanium gestabiliseerde kwaliteiten, zoals 316Ti (1.4571), zijn een ander antwoord.
• Vervorming. Austenitische staalsoorten zetten uit met ongeveer 16 µm per meter per kelvin, tegen 12 voor constructiestaal, en geleiden de warmte drie keer slechter: de lasvervormingen zijn groter, wat opspanning, lasvolgorde en soms ruimere toleranties vereist.

Na het lassen draagt de verwarmde zone gekleurde oxiden, die minder corrosiebestendig zijn dan het gezonde metaal. Beitsen en daarna passiveren herstellen de beschermende laag. Gereedschap dat is gebruikt op koolstofstaal (borstels, slijpschijven) laat vrij ijzer achter en veroorzaakt roest: vraag om gereedschap dat uitsluitend voor rvs is bestemd.

316L kost bij aankoop van het materiaal meer dan 304: molybdeen en nikkel zijn dure legeringselementen. Staalproducenten berekenen legeringstoeslagen die elke maand veranderen: het verschil tussen beide kwaliteiten is dus niet constant, en wij noemen er geen bedrag voor. Vraag de prijs van beide kwaliteiten in plaats van die te veronderstellen.

De prijs van het eindproduct hangt van veel meer af dan van de kilo materiaal: langere bewerkingstijd dan bij staal, gereedschap, lasvervorming, afwerkingen, controle. Bij een klein onderdeel kan de materiaaltoeslag van 316L bescheiden blijven ten opzichte van de bewerkingskosten; bij een grote plaat of een groot ruw stuk weegt ze zwaarder. Qua beschikbaarheid bestaan 304 (of 304L) en 316L als plaat, staaf, buis en profiel bij de meeste distributeurs; afwijkende formaten en speciale kwaliteiten verlengen de levertijd. Ook de afwerking van de plaat speelt een rol: geborsteld, gepolijst of beschermfolie voegen een kost toe die de kiloprijs niet toont.

De tabel vat de verschillen samen. De beslissing wordt genomen op basis van de omgeving van het onderdeel, niet op basis van gewoonte.

Een eenvoudige regel: ga uit van 304 (of 304L als het onderdeel wordt gelast) en stap over op 316L als het in aanraking komt met chloriden, chloorhoudende reiniging, een maritiem milieu of een strengere corrosie-eis. Dat komt vaak voor in de scheepvaart en watersport en in de voedingsmiddelenindustrie, waar de desinfectiemiddelen vaak chloorhoudend zijn.

Twee gevallen vragen voorzichtigheid. Vermeld bij contact met voedingsmiddelen dat expliciet: de kwaliteit, de oppervlaktetoestand en de afwerking moeten voldoen aan de toepasselijke eisen (Verordening (EG) nr. 1935/2004 over materialen die met levensmiddelen in contact komen). Bij medische toepassingen wordt de kwaliteit meestal vastgelegd in een nauwkeurige specificatie: vervang haar niet door een ‘gelijkwaardige’ zonder validatie.

• de exacte aanduiding, bij voorkeur volgens EN (1.4301, 1.4307, 1.4404…), of ‘304L of 316L, gelijkwaardig toegestaan’;
• de vorm van het ruwe materiaal: ronde staaf, plat staal, plaat (dikte, oppervlakteafwerking zoals 2B of geborsteld), buis;
• het gewenste materiaalcertificaat (bijvoorbeeld 3.1 volgens EN 10204), de enige betrouwbare manier om kwaliteit en smelt te controleren: noch een magneet noch het uiterlijk onderscheidt een 304 van een 316L;
• de omgeving van het onderdeel: buiten, aan zee, reinigingsmiddelen, contact met voedingsmiddelen;
• het eventuele lassen, zodat de werkplaats de koolstofarme variant kiest;
• de afwerkingen: beitsen, passiveren, elektropolijsten, oppervlaktetoestand (Ra);
• de toleranties, de aantallen en de levertijd.

Rechtvaardigt de toepassing 316L niet, zeg dat dan: de werkplaats kan 304 voorstellen. Om rvs met andere materialen te vergelijken, zie de gids materialen voor verspaande onderdelen. Op Meaflow is het plaatsen van een aanvraag gratis en zonder commissie: u vergelijkt de offertes van meerdere werkplaatsen en overlegt via de berichtenfunctie voordat u kiest.