Welke soorten staal zijn er?

Staal is een van de meest gebruikte materialen ter wereld. Het is niet verwonderlijk dat er veel soorten van zijn. Zelfs zóveel, dat het soms lastig is overzicht te houden.

In deze blog bespreken we verschillende manieren om staalsoorten te definiëren en proberen we orde in de chaos te scheppen.

Dus, hoe kunnen we staalsoorten opdelen? Dat kan op basis van:

1. Productiemethode
2. Eigenschap
3. Vorm
4. Samenstelling
5. Toepassing

Hieronder doorlopen we deze ‘classificaties’ en geven we voorbeelden binnen elke groep.

1. Productiemethode (hoe is het gemaakt en/of bewerkt):

We zien dat termen die slaan op productiemethode vaak worden gebruikt om staalsoorten te definiëren. Hieronder ziet u enkele voorbeelden:

• Warmgewalst staal
• Koudgewalst staal
• Gehard staal
• Getemperd staal
• Gegloeid staal
• Gegoten staal

Warmgewalst staal (WGW) is staal dat in warme toestand wordt platgewalst. Koudgewalst staal (KGW) wordt gemaakt door warmgewalst staal koud (op kamertemperatuur) na te walsen. WGW staal heeft een lagere mechanische sterkte dan KGW, maar is wel beter vervormbaar. KGW staal is weliswaar minder goed vervormbaar door de brosse structuur, maar het is wél harder en sterker.

Gehard staal heeft een speciale warmtebehandeling ondergaan en is vervolgens in rap tempo afgekoeld. Dit maakt het hard, maar bros. Bij getemperd staal wordt gehard staal weer verhit tot een gematigde temperatuur en langzaam afgekoeld. Dit verminderd de brosheid en verhoogt de taaiheid, terwijl de hardheid deels behouden blijft.

Gegloeid staal is (meestal) koudgevormd staal dat is verhit en daarna in gegloeide toestand is afgekoeld. Dit wordt gedaan om interne spanningen te verminderen en de vervormbaarheid te verbeteren.

En dan is er ook nog gegoten staal. Over het algemeen ontstaat dit doordat vloeibaar staal in een specifieke vorm is gegoten. Zo wordt de vormvrijheid van gieten gecombineerd met de taaiheid van staal. NB: Gietijzer wordt op dezelfde manier gecreëerd. Echter, gietijzer bevat aanzienlijk meer koolstof waardoor het officieel niet als staal wordt gezien.

Naast productiemethoden zijn er ook bewerkingsmethoden. Deze hebben veelal betrekking op behandeling van het oppervlak, zoals:

• Verzinkt staal
• Gegalvaniseerd staal

Verzinkt staal is de overkoepelende naam van staal met een zinklaag. Er zijn verschillende manieren om dit te doen. Een veelgebruikte is thermisch verzinken, waarbij een relatief dikke laag zink wordt aangebracht op het oppervlak. Daarnaast is er ook galvaniseren (wat leidt tot gegalvaniseerd staal) waarbij een dun laagje zink wordt aangebracht d.m.v. een elektrolytisch zinkbad. Het doel van deze staalsoorten is een corrosievast oppervlak creëren dat kostenefficiënter is dan RVS.

Qua terminologie zou u gepoedercoat- en geverfd staal hier ook nog onder kunnen scharen. Een wezenlijk verschil is echter dat galvaniseren en verzinken behandelingen zijn die vóór andere bewerkingsprocessen plaatsvinden. Poedercoaten en verven/lakken gebeuren juist achteraf.

Hoewel bovenstaande termen letterlijk niets zeggen over de samenstelling of functie van het staal, bieden ze een mooi vertrekpunt voor engineers of constructeurs die een staalsoort moeten kiezen voor hun project.

2. Eigenschap (waar blinkt het in uit):

We zien ook dat soorten staal vaak worden ingedeeld op basis van hun kenmerkende eigenschap. Bijvoorbeeld:

• Roestvast staal
• Weervast staal
• Hittebestendig staal
• Slijtvast staal

Roestvast staal (RVS) is zonder twijfel het meest bekend. Deze staalsoort bevat minimaal 10,5% chroom en maximaal 1,2% koolstof en blinkt uit in corrosiebestendigheid. Het is beter bestand tegen vormen van corrosie dan standaard staal.

Hoewel RVS qua samenstelling als een staalsoort gedefinieerd wordt, wordt het in de praktijk veelal als aparte categorie gezien. Dat doen wij zelf ook. Dit komt omdat deze soort zoveel afwijkende eigenschappen, toepassingen en verwerkingseisen heeft.

Wellicht nog interessant om te weten. RVS wordt over het algemeen onderverdeeld in onderstaande subgroepen. Deze groepen zeggen iets over de microstructuur van het RVS:

• Austenitisch RVS
• Ferritisch RVS
• Martensitisch RVS
• Duplex RVS

Weervast staal staat beter bekend als cortenstaal. Het bruinkleurende staal dat vaak voor decoratieve doeleinden wordt gebruikt, maar ook een praktisch voordeel kent. De roestlaag (vandaar de bruinoranje kleur) vormt namelijk een beschermende laag aan het oppervlak, zodat verdere corrosie aanzienlijk wordt vertraagd. Daarmee is het bestand tegen diverse weersomstandigheden.

De naam hittebestendig staal suggereert ook genoeg. Al worden dergelijke staalsoorten niet ontworpen om het smeltpunt te verleggen, maar juist om scaling (schilfering) te voorkomen bij extreme hitte. Bij elke verhitting zal de huid schilferen. Dit betekent dat het staal op den duur dunner wordt en inlevert op het gebied van mechanische eigenschappen. Hittebestendig staal is beter bestand tegen scaling.

Slijtvast staal is een staalsoort met zeer hoge hardheid en oppervlaktesterkte. Het is ontworpen om wrijving, impact en/of erosie te weerstaan en minder snel te slijten dan andere staalsoorten.

3. Vorm (hoe ziet het eruit?)

Een ander veelgebruikte manier om staalsoorten te definiëren is de vorm. Dit zijn veelgebruikte vormen

• Draadstaal
• Platstaal
• Stafstaal
• Plaatstaal
• Buisstaal
• Balkstaal

Draadstaal heeft de vorm van draad en wordt vaak gebruikt als wapeningsdraad (voor in beton).

Platstaal zijn platte, smalle strippen die vaak als versteviging in constructies worden gebruikt.

Met stafstaal spreken we over massieve, rechte staven (veelal ronde of vierkante doorsnede) die o.a. in assen, CNC-onderdelen en hekwerk worden gebruikt. 

Plaatstaal betreft vlakke platen die zowel in oorspronkelijke vorm als voor maatwerk worden gebruikt. Platen dienen zelf bijvoorbeeld als bekleding van vloeren en wanden. Uit platen kunnen echter ook kleinere delen gesneden worden, die vaak als onderdeel dienen van een groter geheel.

Buisstaal betreft holle stalen buizen en holle stalen kokers (rond, vierkant en rechthoekig) die met name in constructies worden toegepast. 

Onder balkstaal vallen stalen profielen (zoals H- en I-profielen) die als liggers en dragers worden gebruikt in constructies.

Hoewel de vorm niet direct iets zegt over de samenstelling en eigenschappen van het staal, impliceert het wel voor welke doeleinden het gebruikt wordt.

4. Samenstelling (waaruit bestaat het?)

Bij deze classificatie spelen elementen, of een verzamelnaam daarvan, een rol bij de naam van het soort staal. Staal is een legering dat hoofdzakelijk uit ijzer (98-99%) bestaat en voor een klein deel uit koolstof (tot 2%). 

Daarmee komen we tot de eerste soort op basis van samenstelling: koolstofstaal (carbon steel). Hierbij is koolstof het belangrijkste legeringselement en kunnen, afhankelijk van de toepassing, kleine hoeveelheden van andere elementen worden toegevoegd zoals mangaan, molybdeen en chroom.

Koolstofstaal wordt onderverdeeld in drie groepen:

• Laag-koolstofstaal (< 0,25% koolstof)
• Middel-koolstofstaal (0,25-0,60% koolstof)
• Hoog-koolstofstaal (> 0,60% koolstof)

Laag-koolstofstaal is zacht, taai, goed vervormbaar en goed lasbaar. Hoog-koolstofstaal is dat minder, maar is wel zeer hard en slijtvast. Laag-koolstofstaal wordt dan ook gebruikt voor constructie- en plaatstaal. Middel-koolstofstaal dient vaak als asmateriaal in de machinebouw. Hoog-koolstofstaal zien we vaker terug bij gereedschappen, zoals messen.

Een andere staalsoort waarin een element in de naam zit, is mangaanstaal. Hier is mangaan het belangrijkste legeringselement. Het is een zeer taaie, sterke en (mits juist bewerkt) slijtvaste staalsoort die o.a. wordt gebruikt voor maalmolens, graafbakken en treinwielen. 

Ook de term chroomstaal wordt weleens gebruikt. Hier is chroom het belangrijkste legeringselement. Velen zegt de term chroomstaal misschien niet zoveel. Echter, het is een synoniem van een van de populairste staalsoorten die we al eerder hebben behandeld: RVS.

Dan zijn er ook nog vier termen die niet op één specifiek element slaan, maar wel iets zeggen over het aantal toegevoegde elementen. Dat zijn:

• Ongelegeerd staal
• Gelegeerd staal:
  • Laaggelegeerd staal (low-alloy steel)
  • Hooggelegeerd staal (high-alloy steel)

Ongelegeerd staal is staal dat geen bewust toegevoegde legeringselementen bevat, behalve koolstof. Alleen kleine hoeveelheden mangaan, silicium, zwavel en fosfor zijn toegestaan omdat ze worden gezien als resten uit het productieproces. Hoewel ongelegeerd staal in de basis altijd koolstofstaal is, is koolstofstaal niet per definitie ook ongelegeerd staal. Immers, laatstgenoemde kan een kleine hoeveelheid andere legeringselementen bevatten.

Gelegeerd staal is staal waar wel bewust legeringselementen aan zijn toegevoegd. Binnen deze groep wordt onderscheid gemaakt tussen laag- en hooggelegeerd staal. Laaggelegeerd staal bevat minder dan 5% legeringselementen en biedt vaak hogere prestaties met beperkte extra kosten. Hooggelegeerd staal bevat meer dan 5% aan legeringselementen om uitzonderlijke prestaties te realiseren, zoals corrosiebestendigheid, hittebestendigheid en slijtvastheid.

5. Toepassing (waar is het voor)

Tot slot zien we soms ook dat staalsoorten op basis van hun toepassing worden ingedeeld.

Neem ter illustratie constructiestaal, bouwstaal en gereedschapsstaal. De eerste betreft staal dat wordt gebruikt om constructies mee te maken, zoals kokers en profielen. De tweede betreft meestal de stalen draden voor in gewapend beton (ook wel betonstaal genoemd). En onder de derde valt staal waarmee o.a. frezen, zagen, matrijzen, slijpers en allerlei ander gereedschap wordt gemaakt.

Heeft u nog vragen?

In deze blog hebben we de meest voorkomende staalsoorten in categorieën verdeeld om u houvast te geven.

Dit overzicht is niet volledig, in formulering kan enige nuance verloren zijn gegaan en we hebben op basis van eigen kennis en interpretaties deze indelingen gemaakt. Mogelijk heerst er nog een andere consensus. Last but nog least: niet alle termen zijn strikt gedefinieerd als normnummers of AISI. Wel worden ze in de praktijk gebruikt als handige aanduidingen voor bepaalde typen staal met herkenbare eigenschappen. Wees u hier bewust van.

Heeft u nog vragen? Neem contact op met onze Customer Service. We helpen u graag verder!