RVS versus Monel, Hastelloy, Incoloy en Inconel. De verschillen.

Waar het gaat om corrosiebestendige metalen zijn roestvaststaal (rvs) en nikkellegeringen (Monel, Inconel, Incoloy en Hastelloy) de twee meest toegepaste materiaalgroepen.

Allemaal corrosiebestendig, maar wat zijn de verschillen?

Chemische samenstelling:

Als we kijken naar de chemische samenstelling behoort roestvast staal voornamelijk tot de ijzerlegeringen. Legeringen zoals Monel, Inconel, Incoloy en Hastelloy zijn nikkellegeringen.

IJzer (Fe) is het hoofdbestanddeel van roestvaststaal. Het ijzergehalte kan oplopen tot meer dan 60%. Het ijzergehalte van sommige ferritische en martensitische roestvaste staalsoorten bedraagt zelfs meer dan 80%. Nikkellegeringen bevatten daarentegen veelal minder dan 50% ijzer tot zelfs minder dan 5% ijzer.

Het nikkelgehalte van nikkellegeringen zoals Monel, Inconel, Incoloy en Hastelloy is vaak hoger dan 30% en kan oplopen tot meer dan 70%. Het nikkelgehalte van austenitisch roestvaststaal stopt bij 30%. Sommige kwaliteiten zijn zelfs volledig nikkelvrij. Toevoegen van nikkel is noodzakelijk voor toepassing op hoge temperaturen.

Zowel rvs als nikkellegeringen bevatten ongeveer vergelijkbare percentages chroom. Chroom is een zeer effectief corrosiewerend element bij zowel roestvaststaal als nikkellegeringen.

Molybdeen kan ook aanwezig zijn in sommige roestvaste staalsoorten en nikkellegeringen. Nikkellegeringen bevatten meestal meer molybdeen dan roestvaststaal. Daarnaast kan het aantal legeringselementen bij nikkellegeringen oplopen tot 20 waar dit aantal bij rvs vaak onder de 10 ligt.

Bedrijfstemperatuur:

De gebruikstemperatuur is het grootste verschil tussen roestvaststaal en een nikkellegering. Over het algemeen wordt rvs gebruikt voor toepassingen bij kamertemperatuur. Nikkellegeringen zoals Inconel, Incoloy en Hastelloy worden voornamelijk gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen.

Het belangrijkste legeringselementen dat toepassing op hoge temperatuur mogelijk maakt is het nikkelgehalte. Omdat Fe geen stabiele structuur kan behouden bij hoge temperatuur is het moeilijk om de prestaties van rvs met ijzer als hoofdelement bij hoge temperatuur te garanderen. De corrosiebestendigheid van rvs zal hierdoor afnemen.

Nikkel kan de austenitische structuur van de legering perfect behouden bij hoge temperatuur. Daarom kunnen alleen legeringen op basis van nikkel goed presteren bij hoge temperaturen. Hoewel nikkel ook aanwezig is in sommige austenitische roestvaste staalsoorten, is hun nikkelgehalte nog steeds laag om hittebestending te zijn.

Monel kwaliteiten daarentegen worden vaak gebruikt bij kamertemperatuur omdat de corrosieweerstand van koperelementen afneemt bij hoge temperaturen.

Corrosiebestendigheid:

De belangrijkste elementen die de corrosiebestendigheid van roestvaststaal en nikkellegeringen bepalen zijn nikkel, chroom en molybdeen.

Chroom vormt een oxidelaag op het metaaloppervlak wanneer het in contact komt met zuurstof en zo voorkomt dat met materiaal verder oxideert. Het verschil in chroomgehalte tussen nikkellegering en roestvast staal is niet erg groot. Beide soorten hebben daarom corrosiewerende eigenschappen.

Grotere hoeveelheden nikkel en molybdeen zorgen ervoor dat nikkellegeringen een betere corrosiebestendigheid hebben dan roestvast staal.

Nikkel zelf is een uitstekend corrosiebestendig element, in tegenstelling tot ijzer, dat gemakkelijk corrodeert in de lucht. Daarom hebben nikkellegeringen van nature een betere basis voor corrosiebestendigheid dan roestvaststaal.

Molybdeen verbetert de weerstand van nikkellegeringen tegen niet-oxiderende zuren. Afhankelijk van de hoeveelheid Molybdeen maakt dit het materiaal bestand tegen oplossingen van zoutzuur, fosforzuur en waterstoffluoride, alsmede zwavelzuur. Molybdeen verbetert ook de weerstand van nikkellegeringen aanzienlijk tegen putcorrosie en spleetcorrosie.

Nikkellegeringen hebben ten opzichte van roestvast staal een veel betere corrosiebestendigheid.

Mechanische eigenschappen:

In roestvaststaal en nikkellegeringen zijn er zowel materialen met een hogere sterkte als materialen met een lagere sterkte.

Om de sterkte van roestvaststaal en nikkellegeringen te verhogen zijn er kwaliteiten waarbij de  sterkte van het materiaal sterk verhoogd kan worden door precipitatieharden (verouderen).

Bij roestvaststaal worden ze precipitatiehardend rvs genoemd zoals 17-4PH (AISI630 /1.4542).

Bij nikkellegeringen worden ze precipitatieversterkende legeringen genoemd, zoals Inconel 718 (2.4668).

De te bereiken sterkte van deze legeringen is veel hoger dan die van niet hardbare kwaliteiten. Precipitatie versterkte nikkellegeringen behouden een hoge sterkte bij hoge temperaturen. De hoge sterkte van precipitatie gehard roestvaststaal zal verdwijnen bij hoge temperaturen. In de praktijk betekent dit dat precipitatie versterkte nikkellegeringen vaker gebruikt worden dan precipitatie hardend roestvast staal.

Het verschil tussen Monel, Inconel, Incoloy en Hastelloy?

• Monel is door de koper toevoeging uitstekend corrosiebestendig tegen zeewater en daardoor uitermate geschikt voor maritieme toepassingen bij normale temperaturen.
• Inconel en Incoloy hebben meer chroom en zijn geschikt voor corrosiebestendige toepassingen bij hoge temperaturen. Incoloy heeft meer ijzer dan Inconel, kost daardoor minder maar is ook minder corrosiebestendig dan Inconel.
• Hasteloy bevat meer Molybdeen dan Inconel waardoor de corrosiebestendigheid nog beter is.

Rvs ten opzichte  Monel, Inconel, Incoloy en Hastelloy

In vergelijking met roestvaststaal presteren de nikkellegeringen op gebied van corrosiebestendigheid beter. Nikkellegeringen worden vaak toegepast op hoge temperatuur terwijl roestvaststaal vaak alleen op kamertemperatuur ingezet mag worden om de corrosiebestendigheid te garanderen. Deze betere prestaties betekenen wel dat de nikkellegeringen duurder zijn dan roestvaststaal. In onderstaande tabel staan de verschillen op een rijtje. De vergelijking is gemaakt tussen de hoogst haalbare waarden per materiaalsoort.

Materiaalsoort	RVS	Monel	Inconel	Incoloy	Hastelloy
Belangrijkste legeringselementen	IJzer Chroom	Nikkel Koper	Nikkel Chroom	Nikkel Chroom IJzer	Nikkel Chroom Molybdeen
Bedrijfstemperatuur met behoud  van corrosiebestendigheid	kamertemp	max 500° C	max 980° C	max 1150° C	max 1200° C
Corrosiebestendigheid (rvs=1)	1	1,2	1,5	1,3	1,7
Treksterkte Rm (N/mm²)	400 – 1300	470 – 1000	550 – 1250	450 – 1050	600 – 700
Prijsindex (rvs=1)	1	25	27	13	33

Klik hier voor ons uitgebreide assortiment fasteners in speciale kwaliteiten.  Bel ons op +31 40 368 22 70 of klik hier om uw (aan)vraag naar ons te mailen.