• bedrijfs site
• producten & diensten info
• techniek & "know how"
• nieuwsbrieven archief
• zoeken

Oplaslegeringen

Een hogere hardheid betekent niet altijd een grotere slijtageweerstand of een langere levensduur. Verschillende legeringen mogen dan wel nagenoeg dezelfde hardheid hebben, doch verschillen aanzienlijk in hun slijtage eigenschappen. Veel hardoplaslegeringen verkrijgen hun goede slijtbestendige eigenschappen door zeer harde carbiden welke verdeeld zijn over een zachtere matrix. De abrasieve slijtbestendigheid hangt af van de combinatie van zowel hardheid en microstructuur van de legering. De microstructuur varieert naar gelang het aandeel carbiden in de legering. De legeringen met de hardste en meest evenredig verdeelde carbiden vertonen de beste weerstand tegen abrasieve slijtage.
Om de beste resultaten te boeken met het hardoplassen moet de gebruiker aangeven met welk type slijtage hij te maken heeft om een goede keuze te bepalen van de oplaslegering. Daarna moet hij de typen legering, hun eigenschappen, beschikbaarheid, productiviteit en de daarmee verbonden kosten in overweging nemen om tot een uiteindelijke beslissing te komen.
1. Martensitische legeringen.
-1.1. Laaggelegeerde martensieten.
Martensiet is een harde microstructuur welke in staal ontstaat in combinatie met een snelle afkoeling. Daar martensitische legeringen luchthardend zijn, speelt de afkoelsnelheid een belangrijk rol in de uiteindelijke hardheid. Grotere afkoelsnelheden resulteren in hogere hardheden.
Martensitische legeringen zijn erg populair en worden gekenmerkt door een relatief lage prijs. Het neergesmolten metaal bevat naast koolstof, verschillende gehalten aan chroom, molybdeen, nikkel en soms vanadium.
Molybdeen en nikkel bevorderen de vorming van een martensitische of bainitische structuur en leiden tot hogere hardheden van de matrix. Chroom, molybdeen en vanadium vormen carbiden welke verdeeld over deze matrix voorkomen.
Laaggelegeerde martensitische legeringen worden in eerste instantie gebruikt voor het opbouwen op koolstof- en laaggelegeerde staalsoorten. Hun relatief grote weerstand tegen deformatie, hun sterkte en goede weerstand tegen slijtage van glijdend metaal op metaal maakt hen geschikt voor het opbouwen van componenten tot hun originele maat, voor bufferlagen onder hoger gelegeerde hardoplassingen of voor toepassing van metaal op metaal slijtage.
In tabel 1 zijn een aantal typisch voorkomende laaggelegeerde martensitische oplaslegeringen weergegeven:

(1) massieve draden
-1.2. Hooggelegeerde martensieten.
Deze martensieten worden gekenmerkt door een hoger koolstofgehalte in combinatie met een verhoogd gehalte aan legeringselementen. Dit geeft duidelijk betere hardheden in de “als gelaste” toestand. Zij kunnen worden beschouwd als gereedschapsstaalsoorten die per definitie worden gebruikt om metalen te bewerken. Zij bieden een goede weerstand tegen metaal op metaal slijtage en kunnen gebruikt worden voor temperaturen tot ca. 500° C.
In tabel 2 zijn een aantal typisch voorkomende hooggelegeerde martensitische oplaslegeringen  weergegeven:

(1) massieve draden                        
(2) gevulde draden kunnen meestal als open-arc (-0), gas (G) of OP (-S) draden geleverd worden.
-1.3. Martensitisch roestvast staal
Dit type roestvast staal bevat tot ca. 0,5% koolstof en 18% chroom met eventueel kleine toevoegingen aan andere elementen zoals nikkel. Deze groep legeringen vertoont een uitstekende weerstand tegen thermische schokken, goede weerstand tegen metaal op metaal slijtage en een redelijke weerstand tegen corrosie.
In tabel 3 zijn een aantal typisch voorkomende martensitische roestvast staal oplaslegeringen  weergegeven:

(1) massieve draden                        
(2) gevulde draden kunnen meestal als open-arc (-0), gas (G) of OP (-S) draden geleverd worden.
3.2. Austenitische mangaanlegeringen.
Legeringen welke bij kamertemperatuur een austenitische structuur bezitten noemt men austenitische legeringen. De meest gangbare legeringen bezitten tussen 0,5 en 1,0% koolstof en hebben voldoende mangaan (> 13%) wat bij kamertemperatuur een austeniet structuur geeft. Let op: deze structuur is zacht en taai en heeft de eigenschap dat de hardheid toeneemt bij koudversteviging
Verbrossing is een groot probleem van de austenitische structuur, welke wordt verkregen door waterafkoeling vanaf de austeniteertemperatuur. Door het heropwarmen van deze legeringen veranderd de metastabiele austenitische structuur (lees: afname van de taaiheid) , mede hierom moet de warmte-inbreng tijdens het lassen laag worden gehouden.
De hardheid van het neergesmolten lasmetaal bedraagt ca. 200 HB. Dit betekent dat in de “als gelaste” toestand de abrasieve slijtageweerstand zeer gering is. Wanneer het schuren is gecombineerd met stoten, treedt er een oppervlakteharding op tot ca. 50 HRc, waardoor de abrasieve slijtageweerstand toeneemt
Austenitische mangaanhardoplaslegeringen doen het goed op delen die zware stootbelasting moeten verdragen. Zij worden veelvuldig gebruikt voor het oplassen van onderdelen van roterende brekers, tongen van spoorwegwissels, mijnbouwapparatuur, grondverzetmachines, enz.
Andere austenitische legeringen bevatten ongeveer evenveel mangaan als chroom, soms met een kleine hoeveelheid nikkel toevoeging. Chroom verbetert de abrasieve slijtage en verhoogd de corrosiebestendigheid.
Opgelaste legeringen met deze austenitische structuren zijn taai en koudverstevigend. Zij leveren een uitstekende weerstand op tegen stootbelasting en een redelijke abrasieve slijtbestendigheid die verbeterd wordt door koudversteviging.
In tabel 4 zijn voorbeelden van austenitische legeringen weergegeven

(1) massieve draden                        
(2) gevulde draden kunnen meestal als open-arc (-0), gas (G) of OP (-S) draden geleverd worden.
-3. Hoog chroomhoudende ijzer legeringen.
Als men aan gietijzer het element chroom (< 35%) toevoegd, verkrijgt men een gietlegering welke chroomcarbiden bevat. Deze carbiden zijn verdeeld over de neergesmolten matrix. Zij zijn veel harder dan deze matrix en geven een uitstekende weerstand tegen abrasieve slijtage. Hoog chroomhoudende legeringen zijn een “must” wanneer abrasieve slijtage de hoofdslijtfactor vormt
Bij de laag-koolstofhoudende legeringen is het aantal carbiden gering in vergelijking tot de matrix waarin zij zijn ingebed. Deze legeringen vertonen een goede abrasieve slijtage weerstand met een redelijk goede taaiheid. Deze legeringen worden gebruikt daar waar een combinatie van weerstand tegen abrasieve slijtage en stotende belasting optreedt. Indien het koolstofgehalte toeneemt, neemt ook de weerstand tegen abrasieve slijtage toe, terwijl de taaiheid afneemt.
Hoge chroomgehalten geven een goede weerstand tegen scaling bij verhoogde temperaturen en behouden de hardheid tot ca. 650°C. Ondanks hun hoge chroomgehaltes zijn deze legeringen niet corrosievast doordat zij ook grote hoeveelheden koolstof bevatten waardoor de chroom gebonden wordt tot chroomcarbiden.
Hoog chroomhoudende legeringen kunnen worden opgelast op koolstof staal, laaggelegeerd staal, austenitisch mangaanstalen en gietijzer.
In tabel 5 zijn een aantal typisch voorkomende hoog chroomhoudende oplaslegeringen  weergegeven:

(1)   gevulde draden kunnen meestal als open-arc (-0), gas (G) of OP (-S) draden geleverd worden.           
-4. Wolframcarbiden
Wolframcarbiden kunnen eigenlijk niet beschouwd worden als een legering doch meer als een compound, bestaande uit wolframcarbiden gebed in een matrix van ijzer, cobalt of nikkel. Wolframcarbiden zijn zeer hard (> 70 HRc) en hebben een extreem goede weerstand tegen abrasieve slijtage doch een zeer slechte weerstand tegen stoten. Typische toepassingsvoorbeelden zijn snijranden van boorgereedschap, tanden van graafbakken, zandzuigers of onderdelen voor de verwerking van kolen. Afhankelijk van de aard en de hardheid van de grondstoffen welke men in de praktijk tegenkomt, kan men kiezen uit carbiden van verschillende grootte, variërend van 200 tot 8 mesh.
In tabel 6 zijn een aantal typisch voorkomende wolframcarbide oplaslegeringen  weergegeven: 

3.5. Legeringen op basis van cobalt.
Het ternaire diagram van deze Cobalt-Chroom-Wolfram oplaslegeringen worden voor de non-ferro legeringen het meeste gebruikt. De cobalt legeringen hebben zich bewezen voor onderdelen welke een gecombineerde weerstand moeten bieden tegen hitte, corrosie en slijtage . Echter vanwege hun hoge kosten worden zij vooral in speciale toepassingen gebruikt waar hun unieke eigenschappen economisch verantwoord zijn.
De cobalt hardoplaslegeringen bevatten tussen de 25 en 35% chroom. Hun hardheid is afhankelijk van het koolstofgehalte. De vorm van de carbiden, verdeling en het volume aandeel ervan zijn afhankelijk van het type legering en de techniek van het oplassen.
Legeringen op basis van cobalt worden vaak gebruikt voor hoge temperatuurtoepassingen. Tevens bieden ze ook een goede weerstand van algehele tot lage spannings abrasieve slijtage en zijn in staat een bepaalde mate van stootbelasting op te nemen. Afhankelijk van de legering worden ze ook ingezet  bij metaal op metaal slijtage, corrosie en oxidatie
Hitte heeft weinig invloed op deze legeringen. Deze legeringen behouden de sterkte van kamertemperatuur tot ca. 650°C, oxidatieweerstand tot ca. 1000°C
Cobaltbasis legeringen worden o.a. toegepast bij energie centrales waar sprake is van verhoogde temperatuur en in de chemische procesindustrie waar sprake is van algehele slijtage en corrosie
In tabel 7 zijn een aantal typisch voorkomende cobalt basis oplaslegeringen  weergegeven:

-6. Legeringen op basis van nikkel.
Legeringen op basis van nikkel hebben in vergelijk met legeringen op basis van ijzer, voor wat betreft de matrix, een betere sterkte op hoge temperatuur. Zij worden soms gebruikt als een goedkoper alternatief voor legeringen op basis van cobalt. Het element Borium bepaald de sterkte in deze groep. De matrix bestaat dus uit nikkel met harde chroomboride die de slijtagebestendigheid bepaald. Ze zijn bestand tegen abrasieve- en metaal op metaal slijtage. Toepassingen zijn machine onderdelen die een nabewerking van de oplaslegering vereisen, zoals pompen en kleppen
In tabel 8 zijn een aantal typisch voorkomende nikkle basis oplaslegeringen weergegeven:

(1) massieve draden                             
(2) gevulde draden voor lassen met beschermgas of elektrisch draadspuiten
-7. Legeringen op basis van koper
Messing, aluminiumbrons, fosforbrons en siliciumbrons worden gebruikt daar waar metaal op metaal slijtage al of niet in combinatie met zeewater, cavitatie en corrosie oplevert. Typische toepassingen zijn scheepsschroeven en lagers.
In tabel 9 zijn een aantal typisch voorkomende koper basis oplaslegeringen  weergegeven:

(1) massieve draden        

Typen slijtage
Oplaslegeringen
Legeringskeuze tabel
Invloedsfactoren bij het oplassen
Vergelijking van verschillende toepasbare lasprocessen                      

Vorige pagina