De treksterkte en vermoeidheidsweerstand van koolstofstalen worden beïnvloed door hun materiaaleigenschappen, en in vergelijking met schroeven gemaakt van andere materialen zoals roestvrij staal en legeringsstaal, zijn er duidelijke verschillen:
1. Treksterkte
Trekkingssterkte verwijst naar de maximale spanning waarmee een materiaal kan worden weergegeven terwijl u wordt uitgerekt of getrokken voordat u breekt.
Koolstofstalen schroeven:
Treksterkte: Koolstofstalen schroeven heeft meestal een goede treksterkte, die sterk kan variëren, afhankelijk van het koolstofgehalte. Koolstofarme staal (bijv. AISI 1006) hebben de neiging om een treksterkte te hebben van ongeveer 350-500 MPa, terwijl hoge koolstofstaal (bijv. AISI 1095) een treksterkte van maximaal 850-1000 MPa of meer kan hebben.
Koolstofstaal wordt vaak met warmte behandeld of gelegeerd om de treksterkte te vergroten, maar het is over het algemeen niet zo sterk als staalmogelijkheden met hoge sterkte of sommige roestvrijstalen klassen.
Roestvrijstalen schroeven:
Trekkingssterkte: roestvrijstalen schroeven hebben over het algemeen een hogere treksterkte dan koolstofarm staal, met veel voorkomende legeringen zoals 304 of 316 die 500-800 MPa in treksterkte bereiken. Sommige hoogwaardig roestvrijstalen klassen (bijv. PH 17-4) kunnen tot 1000 MPa bereiken.
Roestvrij staal biedt een balans tussen treksterkte en corrosieweerstand, waardoor het ideaal is voor veel toepassingen, maar het is vaak niet zo sterk als warmtebehandelde legeringsstaals.
Legeringsstalen schroeven:
Treksterkte: legeringsstaals, zoals die met een hoog koolstofgehalte of toegevoegde elementen zoals chroom, molybdeen of vanadium, kunnen 1000-1500 MPa of meer in treksterkte bereiken. Deze materialen worden specifiek ontworpen voor krachtige toepassingen die maximale sterkte vereisen.
Legeringsstalen schroeven presteren vaak beter dan zowel koolstof- als roestvrijstalen schroeven in treksterkte, met name in zware toepassingen met een hoge stress.
2. Vermoeidheidsweerstand
Vermoeidheidsweerstand verwijst naar het vermogen van een materiaal om herhaalde of fluctuerende stress te weerstaan zonder te breken.
Koolstofstalen schroeven:
Vermoeidheidsweerstand: Koolstofstalen schroeven hebben over het algemeen matige vermoeidheidsweerstand. Hun vermogen om cyclische belasting te weerstaan, wordt beïnvloed door het koolstofgehalte en de warmtebehandeling. Koolstofschroeven met koolstofarme stalen, hoewel ze een betere treksterkte bieden, zijn de neiging om broscher te zijn, wat hun vermoeidheidsweerstand kan verminderen.
In toepassingen waar de schroeven worden onderworpen aan frequente of cyclische belasting, kan koolstofstaal eerder falen dan materialen met een hoger prestaties, tenzij speciaal behandeld of gecoat om de weerstand te verbeteren.
Roestvrijstalen schroeven:
Vermoeidheidsweerstand: roestvrijstalen schroeven bieden de neiging om een betere vermoeidheidsweerstand te bieden dan koolstofstaal vanwege hun taaiheid en ductiliteit. De aanwezigheid van chroom en andere elementen verhoogt hun vermogen om stress in de loop van de tijd te absorberen. Austenitisch roestvrij staal als 304 en 316 zijn bijzonder goed in het omgaan met vermoeidheidsstress vanwege hun werk-harde eigenschappen.
Roestvrijstalen schroeven worden vaak gekozen voor toepassingen met frequente trillingen of cyclische belasting omdat ze beter presteren onder dergelijke omstandigheden in vergelijking met koolstofstaal.
Legeringsstalen schroeven:
Vermoeidheidsweerstand: legeringsstaals, met name die met een hogere hardheid of ontworpen om vermoeidheid te weerstaan, biedt meestal de beste vermoeidheidsweerstand onder de drie. Warmtebehandelingsprocessen zoals temperen of blussen verbeteren hun vermogen om herhaalde belasting te weerstaan. Legeringsstaal is geoptimaliseerd voor vermoeidheidsweerstand in veeleisende toepassingen zoals ruimtevaart, automotive en zware machines.
Hoge sterkte legeringen zoals 4130 of 4340 worden vaak gebruikt in omgevingen met hoge cyclische spanningen en vermoeidheidsbelasting, wat aanzienlijk superieure vermoeidheidsweerstand biedt in vergelijking met zowel koolstof als roestvrij staal.
| Eigendom | Koolstofstalen schroeven | Roestvrijstalen schroeven | Legeringsstalen schroeven |
| Treksterkte | Matig tot hoog (350-1000 MPa) | Matig tot hoog (500-1000 MPa) | Zeer hoog (1000-1500 MPa) |
| Vermoeidheid weerstand | Gematigd | Goed (beter dan koolstofstaal) | Uitstekend (beste vermoeidheidsweerstand) |
Koolstofstalen schroeven zijn meestal voldoende voor toepassingen met matige belastingdragende en statische stress, maar kunnen worstelen onder cyclische belasting of extreme trekspanning zonder extra behandelingen.
Roestvrijstalen schroeven bieden een betere vermoeidheidsweerstand en corrosieweerstand, maar zijn over het algemeen niet zo sterk als stalen schroeven van legering.
Legeringsstalen schroeven zijn ideaal voor omgevingen met een hoge stress en vermoeidheid en bieden een superieure treksterkte en vermoeidheidsweerstand vanwege hun krachtige samenstelling van legeringen en warmtebehandelingen.
