H10 IJzerhoudende en niet-ijzerhoudende metalen
1 Inleiding
• IJzerhoudende en niet-ijzerhoudende metalen worden in de bouw toegepast
voor constructie en afwerking.
• Voorbeelden:
o IJzerhoudende metalen: staal, gietijzer, smeedijzer
o Niet-ijzerhoudende metalen: aluminium, koper, lood, zink
• Eigenschappen van metalen:
o Hoge treksterkte en elasticiteit
o Hoge volumemassa
o Lasbaar
o Goede warmte- en elektriciteitsgeleiding
o Niet-poreus, recycleerbaar, plastisch vervormbaar
o Metaalglans indien nieuw
o Gevoelig voor corrosie → beschermingslagen nodig (coating, verzinken)
2 IJzerhoudende metalen (aanwezigheid Fe overheersend)
2.1 Staalproductie
• Staal = legering van ijzer en koolstof (max. 1,8% C: koolstofgehalte),
tussen zuiver ijzer en gietijzer qua chemische samenstelling
▪ IJzer zonder koolstof heeft geringe slijtvastheid en geringe
mechanische sterkte = geen industriële toepassing dus
• Ruwijzerproductie:
o Grondstoffen: ijzererts, cokes, kalksteen
o Hoogoven: CO reduceert ijzererts tot ijzer
o Resultaat: ruwijzer (±4% C) → bros maar goed gietbaar
• Omzetting naar staal
o Oxystaalbereiding: zuivere zuurstof onder hoge druk, opbranden van
onzuiverheden, reductie koolstofgehalte
o Elektrisch staalbereidingsproces: hoog kwaliteit staalsoorten
produceren, staalschroot als grondstof
• Gieten van gesmolten staal in mallen:
o In mallen gegoten tot blok vormen tot blokstaal
o Omzetting tot plakken, blooms, knuppels
• Warmwalsen:
o Plaatstaal: warme plakken staal aan 1250 °C doorheen serie wasrollen >
dikte staal wordt zo gereduceerd > staal waterkoelen en oprollen
• Koudvervormen:
o Plaatstaal verder reduceren door koud vervorming
o Goede afwerking van oppervlak en hogere treksterkte
, 2.2 Koolstofgehalte
• Hoeveelheid koolstof bepaalt fysische eigenschappen, kristal structuur
• Bij hogere temperatuur worden structuren instabiel
• Door afschrikken (zeer snel laten afkoelen) van materiaal, kristalvorm behouden
• Smeedijzer:
o Zeer laag C-gehalte (<0,02%)
o Hoog smeltpunt (1540°C) > moeilijk te lassen, gieten
o Lagere corrosie weerstand
o Laag koolstofgehalte zorgt voor traag roesten
• Gietijzer:
o Hoog C-gehalte (>2%)
o Laag smeltpunt (1130 °C) > bros, goed gietbaar
o Hogere corrosie weerstand
• Staal:
o Lage C-gehalte (0,07-0,25%): zacht, koud bewerkbaar
o Medium C-gehalte (0,25–0,50%): slijtvast, warm bewerkbaar
o Hoog C-gehalte (0,50–1,70%): toenemende sterkt en slijtvastheid
o Staal roest onmiddellijk dus nooit zonder behandeling toepassen
2.3 Warmtebehandelingen
• Harden:
o Gloeiend staal snel afkoelen: behoudt zo kristalstructuur, hard & bros
• Ontlaten:
o Taaiheid van gehard staal vergroten zonder hardheid te verlagen
o Na het harden nog verhitten
o Veredeling: ontlaten bij hoge temperatuur, hardheid gaat wel verloren
• Zachtgloeien/normaalgloeien:
o Interne spanningen verminderen
o Harde staal wordt zachter
o Gedurende korte periode opwarmen en snel aan de lucht afgekoeld
o Temperen: tot iets kouder opwarmen en aan lucht koelen, brosheid
vermindert door herkristallisatie
• Cementatie:
o Streven naar hoger koolstofgehalte in buitenoppervlak, zachte kern
o Staal opwarmen terwijl het door houtskool/koolstofhoudend materiaal is
omringd > daarna nog warmte behandeling om hardheid te ontwikkelen
1 Inleiding
• IJzerhoudende en niet-ijzerhoudende metalen worden in de bouw toegepast
voor constructie en afwerking.
• Voorbeelden:
o IJzerhoudende metalen: staal, gietijzer, smeedijzer
o Niet-ijzerhoudende metalen: aluminium, koper, lood, zink
• Eigenschappen van metalen:
o Hoge treksterkte en elasticiteit
o Hoge volumemassa
o Lasbaar
o Goede warmte- en elektriciteitsgeleiding
o Niet-poreus, recycleerbaar, plastisch vervormbaar
o Metaalglans indien nieuw
o Gevoelig voor corrosie → beschermingslagen nodig (coating, verzinken)
2 IJzerhoudende metalen (aanwezigheid Fe overheersend)
2.1 Staalproductie
• Staal = legering van ijzer en koolstof (max. 1,8% C: koolstofgehalte),
tussen zuiver ijzer en gietijzer qua chemische samenstelling
▪ IJzer zonder koolstof heeft geringe slijtvastheid en geringe
mechanische sterkte = geen industriële toepassing dus
• Ruwijzerproductie:
o Grondstoffen: ijzererts, cokes, kalksteen
o Hoogoven: CO reduceert ijzererts tot ijzer
o Resultaat: ruwijzer (±4% C) → bros maar goed gietbaar
• Omzetting naar staal
o Oxystaalbereiding: zuivere zuurstof onder hoge druk, opbranden van
onzuiverheden, reductie koolstofgehalte
o Elektrisch staalbereidingsproces: hoog kwaliteit staalsoorten
produceren, staalschroot als grondstof
• Gieten van gesmolten staal in mallen:
o In mallen gegoten tot blok vormen tot blokstaal
o Omzetting tot plakken, blooms, knuppels
• Warmwalsen:
o Plaatstaal: warme plakken staal aan 1250 °C doorheen serie wasrollen >
dikte staal wordt zo gereduceerd > staal waterkoelen en oprollen
• Koudvervormen:
o Plaatstaal verder reduceren door koud vervorming
o Goede afwerking van oppervlak en hogere treksterkte
, 2.2 Koolstofgehalte
• Hoeveelheid koolstof bepaalt fysische eigenschappen, kristal structuur
• Bij hogere temperatuur worden structuren instabiel
• Door afschrikken (zeer snel laten afkoelen) van materiaal, kristalvorm behouden
• Smeedijzer:
o Zeer laag C-gehalte (<0,02%)
o Hoog smeltpunt (1540°C) > moeilijk te lassen, gieten
o Lagere corrosie weerstand
o Laag koolstofgehalte zorgt voor traag roesten
• Gietijzer:
o Hoog C-gehalte (>2%)
o Laag smeltpunt (1130 °C) > bros, goed gietbaar
o Hogere corrosie weerstand
• Staal:
o Lage C-gehalte (0,07-0,25%): zacht, koud bewerkbaar
o Medium C-gehalte (0,25–0,50%): slijtvast, warm bewerkbaar
o Hoog C-gehalte (0,50–1,70%): toenemende sterkt en slijtvastheid
o Staal roest onmiddellijk dus nooit zonder behandeling toepassen
2.3 Warmtebehandelingen
• Harden:
o Gloeiend staal snel afkoelen: behoudt zo kristalstructuur, hard & bros
• Ontlaten:
o Taaiheid van gehard staal vergroten zonder hardheid te verlagen
o Na het harden nog verhitten
o Veredeling: ontlaten bij hoge temperatuur, hardheid gaat wel verloren
• Zachtgloeien/normaalgloeien:
o Interne spanningen verminderen
o Harde staal wordt zachter
o Gedurende korte periode opwarmen en snel aan de lucht afgekoeld
o Temperen: tot iets kouder opwarmen en aan lucht koelen, brosheid
vermindert door herkristallisatie
• Cementatie:
o Streven naar hoger koolstofgehalte in buitenoppervlak, zachte kern
o Staal opwarmen terwijl het door houtskool/koolstofhoudend materiaal is
omringd > daarna nog warmte behandeling om hardheid te ontwikkelen
