1.4541 / RVS 321 / X6CrNiTi18-10

RVS 304 of RVS 321: welke heeft u nodig?

Kort antwoord: neem 304 zolang het onderdeel onder ongeveer 400 graden blijft, en 321 zodra het langdurig of herhaald in het gebied van circa 425 tot 850 graden komt. Onder die grens doen de twee hetzelfde werk, is 304 goedkoper, ruimer uit voorraad leverbaar en beter te polijsten. Boven die grens is 304 de verkeerde keuze en niet omdat het te zwak wordt, maar omdat het in dat temperatuurgebied zijn corrosieweerstand langs de korrelgrenzen verliest.

Het verschil tussen de twee is één element. Chroom, nikkel, treksterkte, rekgrens, vervormbaarheid en dichtheid zijn praktisch gelijk. 1.4541 heeft titaan en 1.4301 niet, en dat titaan legt de koolstof vast zodat het chroom in oplossing blijft. Het gevolg is dat 321 een uitlaatbocht, een rookgaskanaal of een ovendeel jaren volhoudt op een temperatuur waar 304 na een winter al langs de lasnaden begint te bruinen.

Wat het níet oplost is chloride. Beide soorten hebben een PREN rond 18 en geen molybdeen. Voor zeewater, brak water, pekel, strooizout of zure media is 321 daarom net zo ongeschikt als 304. Zit er zowel warmte als een agressief medium in het spel, dan hebt u de gestabiliseerde soort met molybdeen nodig: 1.4571 (316Ti). Gaat het puur om een chloridehoudend medium bij normale temperatuur, dan is 1.4401 (316) de juiste en goedkopere route.

De drie temperaturen die u niet door elkaar moet halen

Bijna alle misgrepen op dit materiaal komen doordat drie verschillende grenzen op één hoop worden geveegd. Circa 425 tot 850 graden is het sensitisatiegebied: daar zou koolstof chroomcarbiden vormen en daar werkt de titaanstabilisatie. Circa 550 graden is de bovengrens voor continu bedrijf zolang het onderdeel mechanisch wordt belast, want boven die temperatuur gaat kruip het ontwerp bepalen en daalt de toelaatbare spanning hard. Circa 800 tot 850 graden is de verschilfingsgrens in lucht, en die geldt voor een onbelast onderdeel dat alleen zijn eigen vorm moet houden: een straatje, een schot, een kanaalwand.

Een uitlaatspruitstuk zit dus met gemak boven 700 graden en dat mag, omdat de mechanische belasting laag is. Een gasgestookte warmtewisselaar die druk moet houden bij 600 graden mag dat niet, en die vraagt om een warmvaste soort of om een dikkere wand met een kruipberekening. Boven 850 graden houdt 1.4541 het niet meer en gaat u naar de siliciumgelegeerde hittevaste soorten: 1.4828 (309) tot circa 1.000 graden en 1.4845 (310S) tot circa 1.100 graden. Weet u niet aan welke kant van die grenzen uw onderdeel valt, geef dan bij uw aanvraag de bedrijfstemperatuur, de belasting en het aantal warmtecycli per jaar door, dan rekenen wij het met u door.

321 tegenover 321H en tegenover 347

Ziet u 321H op een tekening, dan gaat het om dezelfde legering met bewust verhoogd koolstof, doorgaans 0,04 tot 0,10 procent. Meer koolstof betekent meer kruipsterkte boven 550 graden, en daarom schrijven drukvatcodes voor warme, drukhoudende delen die uitvoering voor. In Europa komt u die tegen als 1.4878 (X8CrNiTi18-10), de hittevaste variant onder EN 10095. De keerzijde is dat er meer koolstof vastgelegd moet worden, dus de titaaneis loopt mee op. Vraagt uw bestek expliciet 321H, neem dan geen gewone 1.4541: dat is een andere charge en een ander certificaat.

Stabiliseren kan ook met niobium. 1.4550 (X6CrNiNb18-10, AISI 347) is dezelfde 18/10-basis met niobium in plaats van titaan, minimaal tien keer het koolstofgehalte tot maximaal 1,00 procent. Functioneel liggen 321 en 347 zo dicht bij elkaar dat ze in bestekken vaak in één adem worden genoemd. Twee praktische verschillen. Als plaat is 1.4541 in Europa beter leverbaar en doorgaans goedkoper. Maar als lastoevoeging bestaat 321 nauwelijks, en dat is geen toeval: titaan oxideert in de boog en komt niet over de lichtboog heen, niobium wel. Daarom last u 1.4541 met een 347-draad. Meer daarover onder het kopje lassen.

Vergelijkingstabel: 321 tegenover 304, 347 en 316Ti

Wat de tabel laat zien: op de corrosieregels is 321 gelijk aan 304 en duidelijk minder dan 316Ti, en op de temperatuurregels is het omgekeerd. Er is één regel waarop 1.4541 zich echt van 304 onderscheidt, en dat is continu bedrijf tussen 425 en 850 graden. Is dat niet uw situatie en is er geen chloride in het spel, dan is 304 de goedkopere en beter leverbare keuze. Is er wel chloride of zuur bij, dan is de kolom 316Ti de uwe en niet die van 321.

RVS 1.4541 bewerken

Lasersnijden

1.4541 laat zich net als 304 goed lasersnijden. Wij snijden met stikstof als snijgas in plaats van zuurstof, zodat de snede blank en zilverkleurig uit de machine komt en niet oxideert. Dat scheelt een bewerkingsstap ten opzichte van constructiestaal en is bij dit materiaal extra van belang, want een geoxideerde snijkant is precies de plek waar de passieve laag nog niet dicht is. Snijsnelheid en gasdruk liggen dicht bij die van 1.4301. De titaancarbiden geven bij dunne plaat soms een iets grovere kantstructuur; waar dat bij een zichtkant hindert, bramen wij na. Snijwerk gaat bij ons standaard binnen 72 uur de deur uit.

Zetten

Met een rek bij breuk van minimaal 40 procent is 1.4541 goed vervormbaar, en bij zetwerk in RVS gelden dezelfde aandachtspunten als bij 304. De terugvering is groter dan bij staal, dus er wordt verder doorgezet. De minimale binnenbuigradius ligt in de praktijk rond een keer de plaatdikte. Het materiaal werkt koud uit, dus in de zetnaad stijgt de hardheid. Voor de uitslagberekening houden wij een K-factor rond 0,45 aan. Eén punt dat bij 321 vaker terugkomt dan bij 304: onderdelen die daarna warm gaan draaien, moeten hun uitzetting kunnen kwijtraken, dus wij kijken bij de maakbaarheidscontrole mee of de zetlijnen en de bevestigingsgaten dat toelaten.

Lassen, en waarom het lasdraad 347 is en niet 321

1.4541 is met TIG, MIG en elektrode goed te lassen en hoeft niet voorverwarmd te worden. De belangrijkste regel is contra-intuïtief: u last titaangestabiliseerd staal niet met titaangestabiliseerd draad. Titaan oxideert in de lichtboog en komt vrijwel niet in het smeltbad terecht, waardoor het lasmetaal zelf onbeschermd zou blijven. Daarom is de standaard toevoeging het niobiumgestabiliseerde type 347, oftewel 1.4551 (W of G 19 9 Nb, in de Amerikaanse indeling ER347). Niobium overleeft de boog wel, dus de las blijft net zo gestabiliseerd als het basismateriaal. Bij TIG-lassen van dunne plaat wordt in eenvoudige, niet-warme toepassingen ook 308L gebruikt, maar zodra het onderdeel in het sensitisatiegebied komt te werken is dat de verkeerde keuze.

Verder gelden de gewone RVS-regels, en bij 321 wat strakker. Door de lage warmtegeleiding en de hoge uitzettingscoefficient vervormt het materiaal sterker dan staal: opspannen, hechten in een doordachte volgorde en de tussenlaagtemperatuur bewaken. Nagloeien of oplosgloeien is bij een gestabiliseerde soort niet nodig, want dat is precies waarvoor het titaan erin zit; alleen bij zeer zware dienst wordt soms een stabilisatiegloeiing rond 850 tot 900 graden voorgeschreven. Aanloopkleur langs de naad moet er wel af, want dat is een chroomarme oxidehuid: beitsen of passiveren herstelt de passieve laag. Voor constructief werk lassen wij gecertificeerd volgens EN 1090.

Verspanen

Dit is de bewerking waarop 1.4541 zich anders gedraagt dan 304, en ongunstiger. De titaancarbiden die de soort zijn eigenschappen geven zijn hard en schurend, dus de snijkant van het gereedschap slijt sneller dan bij een niet-gestabiliseerde soort. Daar bovenop komt het bekende gedrag van austenitisch RVS: taai, lange spanen en sterk koud uitwerkend, waardoor een te lage snijsnelheid of een te kleine spaandikte het oppervlak harder maakt in plaats van het weg te snijden. Bij het verspanen geldt daarom: scherp en positief gereedschap, ruime spaandikte, nooit stilstaan in de snede en royaal koelen. Als richtwaarde voor draaien met gecoat hardmetaal ligt de snijsnelheid grofweg tussen 90 en 150 m/min, iets onder die van 304.

Afwerking

2B is de gebruikelijke uitgangsfinish voor koudgewalste plaat en 1D voor dikkere warmgewalste plaat. Voor 321 is dat doorgaans genoeg, want de toepassingen zijn technisch en niet decoratief. Wilt u toch hoogglans, houd er dan rekening mee dat de titaancarbiden bij polijsten fijne strepen kunnen geven; voor zichtwerk zonder warmte-eis is 304 dan de betere ondergrond. Wij verzorgen in eigen huis stralen, glasparelen, beitsen, passiveren en poedercoaten. Onderdelen die in de warmte gaan werken poederen wij niet: de laklaag houdt dat niet en de plaat heeft hem daar ook niet nodig.

Toepassingen van RVS 321 (1.4541)

• Uitlaatsystemen en spruitstukken: collectoren, turbohuisdelen, flenzen en hitteschilden waar de gastemperatuur ver boven 600 graden komt en het onderdeel duizenden warmtecycli maakt. De klassieke reden om 321 te kiezen.
• Rookgaskanalen en schoorsteenvoeringen: kanaalwanden, overgangsstukken en dilatatiedelen achter branders, ovens en biomassaketels.
• Ovendelen en gloeitoebehoren: ovenwanden, roosters, dragers, moffels en manden die bij elke charge mee opwarmen en afkoelen.
• Warmtewisselaars aan de gaszijde: platen, schotten en behuizingen van luchtvoorwarmers en gaskoelers, waar de temperatuur hoog is maar het medium niet chloridehoudend.
• Compensatoren en expansiestukken: onderdelen die warmte én beweging moeten opnemen, waarbij de stabilisatie voorkomt dat de vouwen langs de korrelgrenzen aangetast raken.
• Cyclonen en stofafscheiders: warme gasstromen in de procesindustrie, waar naast de temperatuur ook erosie meespeelt.
• Warme apparaatdelen: behuizingen, kappen en frames rond warme processen in de apparatenbouw, inclusief drukhoudende delen die volgens EN 13445 worden uitgevoerd.

RVS 1.4541 op maat laten bewerken

Van Hengstum Metaal bewerkt 1.4541 volledig in eigen huis in Soest. Wij snijden plaat op maat met de fiberlaser, zetten op CNC-kantbanken, lassen gecertificeerd, verspanen en verzorgen de eindafwerking, tot en met complete RVS-maatwerkconstructies en assemblage. Doordat de hele keten onder één dak zit zijn de doorlooptijden kort, met snijwerk binnen 72 uur en 99% leverbetrouwbaarheid. Wij werken op plaat en plaatwerkconstructies; buis, bochten en flenzen in 321 horen bij een handelsvoorraad en leveren wij niet uit voorraad.

Houd bij de planning rekening met de inkoop. 1.4541 is in Nederland geen standaard voorraadplaat zoals 304 en 316, en wordt doorgaans per charge besteld, vaak uit Duitse voorraad. Geef daarom bij uw aanvraag de dikte, de afmeting en de gewenste finish door, dan weet u meteen waar u aan toe bent. Wij leveren enkelstuks, prototypes en series en controleren uw tekening gratis op maakbaarheid, waarbij we ook meekijken naar plaatdikte, zetradius en de ruimte voor warmte-uitzetting. Vraagt uw project om een 3.1-materiaalcertificaat, geef dat dan meteen door, want dat bepaalt de inkoop. Vraag vrijblijvend een offerte aan en stuur uw tekening of DXF mee.