Staal.
- Manuel Gort
- [wpbread]
- fietsen, fietsframe, fietsframes, frame, frames, staal. fiets
Staal.
Door de grote sterkte en stijfheid, de makkelijke produceerbaarheid, de hoge hardheid, de hoge slijtvastheid, de lage prijs en de grote gebruikservaring is staal verreweg het meest gebruikte framemateriaal. Het grootste nadeel van staal is het hoge gewicht en dat het snel roest.
- Gewoon constructiestaal heeft een lage sterkte. Door toevoeging van allerlei legeringselementen, thermische behandelingen en koudvervorming kan de sterkte van staal aanzienlijk verhoogd worden. De bekendste staallegering is chroommolybdeenstaal. Dit staal heeft een rekgrens van ongeveer 800 N/mm². Ter vergelijking: Gewoon constructiestaal heeft een rekgrens van ongeveer 240 N/mm². De wanddikte van een buis uit chroommolybdeenstaal kan daarom drie keer zo dun genomen worden met behoud van de sterkte.
- De sterkte van staal kan verbeterd worden, de stijfheid is echter voor alle staallegeringen gelijk. Een draad van chroommolybdeenstaal zal bij hetzelfde gewicht even ver uitrekken als een draad van gewoon constructiestaal. Een stalen frame kan door het gebruik van Hoogwaardige staallegeringen gebouwd worden met dunwandige framebuizen en daardoor aanzienlijk lichter worden, de stijfheid neemt daardoor wel evenredig af. Goedkope zware stalen frames zijn dan ook stijver dan dure lichte frames indien de buitendiameter van de framebuizen gelijk blijft. Tegenwoordig bestaan er staallegeringen met een treksterkte van 1400 N/mm². Omdat echter de stijfheid van het staal gelijk blijft en de wanddikte van de buizen niet onbeperkt dun genomen kan worden, is het maar zeer de vraag of er met deze staallegeringen een gewichtsbesparing te realiseren is. Fietsen gemaakt met deze legering zullen al snel te slap worden.
- In de tabel zijn de rekgrens, de breukgrens, de specifieke sterkte, specifieke stijfheid en de belangrijkste legeringselementen van veel gebruikte framematerialen gegeven. Hoogwaardige stalen framebuizen hebben als legeringselement mangaan, molybdeen en chroom. Gewoon staal dat een sterktebehandeling heeft ondergaan wordt aangeduid met ‘Hi-ten’ (high tensile) staal.
| Materialen. | Belangrijkste legeringselementen. |
Rekgrens | Breukgrens | Relatieve sterkte |
Relatieve stijfheid. |
| constructiestaal Fe 360 rijwielstaal Hi-ten staal CrMostaalReynolds 501 Reynolds 525 Reynolds 653 Reynolds 453 Reynolds 500 Reynolds 531 Reynolds 753 Colombus Nivacrom Colombus CrMO Colombus AelleRVS koudvervormd Glasvesel Aramidevezel Koolstofvesel Zuiver aluminium AA 2024 (dur alu.) AA 5086 AA 6061 AA 7020 AA 7075 Titanium |
0.1%-0.2% C 0.19% C 0.22% C 0.9%-1.2% Cr en .15%-0.3% Mo CrMo CrMo MnMo CrMo CrMo MnMo MnMo Va, Nb, Cr CyclexCrMO CMn RVSCr>10% NiCu, Mg Mg Mg, Si Zn, Mg Zn, Mg, Cu Al, Va |
200 290 370 600-800650 650 800 633 618 695 1080 1030 830 650 200-250 900-1000 – – – 35 325 300 270 250 503 1080 |
360 430 540 700-900771 771 900 800 680 802 1235 1280 1030 720 400-700 1200 1200-2000 1400-2000 1500-2000 85 470 350 310 350 572 1200 |
1 1.2 1.5 2-2.52.1 2.1 2.5 2.2 1.9 2.2 3.4 3.6 2.9 2 1.1-1.9 3.3 9.5-15.8 19-27.2 19.7-26.3 0.7 3.9 2.9 2.6 2.9 4.7 6.6 |
1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.7 1.9-2.3 2.5-4.3 1 1 1 1 1 1 1 |
- Gewoon staal is zeer slecht bestand tegen corrosie. Zodra het in contact komt met vocht zal het gaan oxideren. Alle stalen onderdelen op een fiets moeten dan ook door een beschermde deklaag of vetlaag worden tegen oxidatie. Door toevoeging van een grote hoeveelheden chroom en nikkel kan een roestvrije legering gemaakt worden. Dezelfde sterkte-eigenschappen als met gewone legeringen kunnen bereikt worden. Fietsframes van roestvaststaal (RVS) hoeven echter niet beschermd te worden door een coating en zuiver gepolijst RVS heeft een zeer fraai uiterlijk. RVS is wel aanzienlijk duurder dan staal.