Legeringselementen uitgelegd: wat elk element in staal doet

Hoe u deze tabel leest

Elementen werken samen, en hetzelfde element kan een kenmerk zijn in de ene kwaliteit en een begrensd restelement in een andere. De onderstaande vermeldingen beschrijven het belangrijkste, beoogde effect in typische gelegeerde en roestvaste staalsoorten; de kwaliteitspagina's op deze site geven de werkelijk toegestane bereiken voor elke genoemde kwaliteit.

Element	Belangrijkste effecten	Goed om te weten
Koolstof (C)	De primaire versterker: vormt carbiden en maakt martensiet mogelijk bij afschrikken, waardoor hardheid en treksterkte stijgen	Ductiliteit, taaiheid en lasbaarheid dalen naarmate koolstof stijgt; het meest ingrijpende element in het recept
Mangaan (Mn)	Deoxidatiemiddel; verhoogt sterkte en doorhardbaarheid; bindt zwavel als onschadelijk MnS in plaats van brosse FeS-films	Aanwezig in bijna elk staal; hoge niveaus (11–14%) creëren de koudverhardende Hadfield-slijtstaalsoorten
Silicium (Si)	Deoxidatiemiddel; versterker in vaste oplossing; sleutelelement in verenstaal en elektrotechnisch staal	Verhoogde niveaus kunnen de oppervlaktekwaliteit en het verzinkgedrag verslechteren
Chroom (Cr)	Doorhardbaarheid, slijtvaste carbiden, sterkte bij hoge temperatuur; bij ongeveer 10.5% en hoger, de passieve laag die roestvast staal definieert	Brengt ook gevoeligheid voor ontlaatverbrossing met zich mee in sommige Cr-Mo-staalsoorten als de afkoeling onzorgvuldig is
Molybdeen (Mo)	Sterkte bij hoge temperatuur (kruip), doorhardbaarheid, ontlaatbestendigheid; verbetert de putcorrosiebestendigheid in roestvast staal sterk (het is de Mo-term in de PREN-formule)	Duur — kwaliteiten gebruiken het doelbewust, doorgaans een paar tienden van een procent in gelegeerd staal
Nikkel (Ni)	Taaiheid, vooral bij lage temperatuur; doorhardbaarheid; stabiliseert austeniet (de basis van roestvast staal uit de 300-serie)	Meestal de duurste gangbare toevoeging; stuurt het prijsverschil tussen 304 en 430
Vanadium (V)	Fijne carbiden: korrelverfijning, secundaire harding in gereedschapsstaal, slijtvastheid, kruipsterkte in kleine doses	Effectief bij lage niveaus, doorgaans 0.05–0.30%
Wolfraam (W)	Zeer harde, hittebestendige carbiden: de warmhardheid van snelstaal (M2 bevat ongeveer 6% W)	Zwaar en kostbaar; gedeeltelijk vervangen door molybdeen in veel moderne gereedschapsstaalsoorten
Niobium (Nb)	Korrelverfijning en precipitatieversterking in HSLA-staal; stabiliseert roestvast staal tegen sensibilisatie (kwaliteit 347)	Werkt bij honderdsten van een procent in constructiestaal
Titaan (Ti)	Sterke carbide-/nitridevormer: stabiliseert roestvast staal (kwaliteit 321), beschermt boor tegen stikstof, fixeert koolstof in IF-staal	Overmaat titaan kan de oppervlaktekwaliteit en taaiheid schaden
Boor (B)	Bij slechts enkele delen per miljoen, verhoogt dramatisch de doorhardbaarheid van laag- en middelhoogkoolstofstaal	Het effect verdwijnt als het zich verbindt met stikstof of zuurstof — boorstaal beschermt het met titaan of aluminium
Zwavel & fosfor (S, P)	Meestal te beperken restelementen: zwavel schaadt de dwarse taaiheid, fosfor verbrost en segregeert	Doelbewust toegevoegd in automatenstaal — zwavel voor verspaanbaarheid (bijv. 1215, 11SMn30), fosfor in sommige gerefosforiseerde en weervaste kwaliteiten

Interacties zijn belangrijker dan afzonderlijke elementen

Werkelijke kwaliteiten zijn balansen: chroom plus molybdeen geeft kruipbestendigheid in 2.25Cr-1Mo; nikkel plus chroom geeft de austenitische structuur van 304; het hardheidspotentieel van koolstof is alleen bereikbaar via doorsnedegrootte wanneer mangaan, chroom of boor de doorhardbaarheid leveren. Normen specificeren elementen daarom als een pakket van bereiken, en substitutie tussen "equivalente" kwaliteiten is het veiligst wanneer het volledige pakket wordt vergeleken, niet één element tegelijk.