De juiste staalkwaliteit kiezen: 6 kwaliteitsgroepen en hun toepassingen

“Staal” is niet één materiaal, maar een grote familie waarvan de eigenschappen sterk veranderen met het koolstofgehalte, de legeringselementen en de warmtebehandeling. Twee assen met dezelfde diameter, de ene van S235JR en de andere van 42CrMo4, dragen totaal verschillende belastingen en kosten verschillend veel om te bewerken. In dit artikel zetten wij de vragen op een rij die naar de juiste kwaliteit leiden, en de zes meest gebruikte groepen.

Vier vragen vóór de keuze

1. Welke belasting draagt het onderdeel? Een constante belasting, een voortdurend wisselende (vermoeiings)belasting of plotselinge stoten?
2. Is er slijtage aan het oppervlak? Contactvlakken zoals tandflanken, pennen of nokken hebben hardheid nodig.
3. Hoe wordt het gemaakt? Lassen, verspanen, smeden of koudvervormen: elk proces past bij andere kwaliteiten.
4. Wordt het warmtebehandeld? Of er wordt ingezet, veredeld of oppervlaktegehard, bepaalt de kwaliteit direct.

Komen kosten en beschikbaarheid bij de antwoorden op deze vier vragen, dan blijven er meestal nog maar één of twee kwaliteiten over.

De zes belangrijkste kwaliteitsgroepen

1. Constructiestaal

Ongelegeerde staalsoorten zoals S235JR, S275JR en S355J2 (vroeger St37, St44 en St52). Ze zijn goed las- en vervormbaar en worden gebruikt in staalconstructies, frames, platforms en machinebehuizingen. Ze zijn niet bedoeld om door warmtebehandeling te worden gehard.

2. Koolstofstaal

Bij staalsoorten als C35, C45 en C60 (SAE 1035–1060) bepaalt vooral het koolstofgehalte de mechanische eigenschappen. Meer koolstof betekent meer sterkte en hardheid, maar minder taaiheid en lasbaarheid. C45 is het meest gebruikte lid van deze groep: voor assen, spieën, tandwielen en algemene machinedelen, en oppervlaktehardbaar met inductie of vlam.

3. Inzetstaal

Koolstofarme staalsoorten zoals 16MnCr5, 20MnCr5 en 20NiCrMo2. Het oppervlak wordt met koolstof verrijkt en gehard; zo ontstaat een harde, slijtvaste buitenlaag rond een taaie, schokdempende kern. Tandwielen, rondsels, pennen en nokkenassen zijn typische toepassingen.

4. Veredelingsstaal

Middelkoolstofhoudende, meestal gelegeerde staalsoorten zoals 42CrMo4, 34CrNiMo6 en 41Cr4. Door harden en aansluitend ontlaten krijgen ze over de hele doorsnede een hoge sterkte en taaiheid. Ze worden gebruikt voor assen, krukassen, hoogsterkte bouten en zwaarbelaste drijfassen. Het verschil tussen inzetharden en veredelen leggen wij uit in een apart artikel.

5. Automatenstaal

Staalsoorten met toegevoegd zwavel en/of lood, zoals 11SMnPb30 en 11SMn37 (SAE 12L14, 1215). De spanen breken kort, de standtijd neemt toe en er kan op draaiautomaten met hoge snelheid in serie worden geproduceerd. Daar staan een lage lasbaarheid en taaiheid tegenover. Meer hierover: Wat is automatenstaal?

6. Microgelegeerd staal

Vanadiumhoudende staalsoorten zoals 38MnSiVS5 en 30MnSiVS6. Door gecontroleerde afkoeling na het smeden bereiken ze een hoge sterkte zonder aparte veredelingsstap. Omdat er een warmtebehandeling wegvalt, besparen ze kosten bij smeedwerk in serie, zoals krukassen en drijfstangen.

Hoe leest u de aanduidingen?

De namen zijn niet willekeurig; vaak vatten ze het materiaal samen:

• S355J2 — S: constructiestaal, 355: minimale vloeigrens (MPa), J2: 27 J kerfslagwaarde bij −20 °C.
• C45 — C: ongelegeerd koolstofstaal, 45: ongeveer 0,45% koolstof. CK45 / C45E is de edelstaalvariant met strengere grenzen voor zwavel en fosfor.
• 42CrMo4 — 42: ongeveer 0,42% koolstof, met Cr en Mo als legeringselementen; de 4 is vier keer het chroomgehalte (ongeveer 1% Cr). Materiaalnummer 1.7225, Amerikaans equivalent SAE 4140.
• St52 — Oude DIN-aanduiding; 52 is de minimale treksterkte in kgf/mm². Het huidige equivalent is de klasse S355.

Overzichtstabel