D2, SKD11 en CPM CruWear: het halfroestvaste midden

Tussen „roestvast” en „koolstofstaal” ligt een strook waar geen van beide etiketten op past. D2 is er de bekendste vertegenwoordiger van. Het bevat ongeveer 12% chroom, waarmee het formeel binnen de definitie van roestvast staal valt, en toch roest het.

Waarom 12% chroom niet redt

De definitie van roestvast staal is verrassend vaag: verschillende bronnen noemen als drempel 10,5, 11 of 12% chroom. Maar die definities zijn geschreven voor staal met weinig koolstof, en bij gereedschapsstaal beslist niet de hoeveelheid chroom, maar de toestand ervan.

Wat tegen roest beschermt, is niet het chroom zelf, maar het oxidelaagje dat het aan het oppervlak vormt. Om dat te vormen moet het chroom in oplossing zijn. In D2 zit veel koolstof, en een aanzienlijk deel van het chroom raakt gebonden in chroomcarbiden. Gebonden chroom is al bezet en levert geen laagje. Vandaar de paradox: een staal met 12% chroom roest, terwijl CPM 3V met 7,5% chroom qua corrosiebestendigheid beter uitpakt — omdat daar vrijwel al het chroom in oplossing is.

Onder de roestende staalsoorten staat D2 juist bekend om zijn goede corrosiebestendigheid. Geen roestvast staal, maar ook geen koolstofstaal dat binnen tien minuten donker wordt van een ui. Het halfroestvaste midden is geen marketingterm, maar een precieze beschrijving.

En het is geen „koolstofstaal”

In gesprekken tussen liefhebbers heet elk niet-roestvast staal koolstofstaal. Strikt genomen is koolstofstaal een smalle categorie: alleen gelegeerd met koolstof, mangaan en silicium. Dat zijn 1084, 1095, W1, White #1. Staalsoorten met kleine toevoegingen legeringselementen zijn gelegeerd staal: 52100, 5160. Soorten met substantiële toevoegingen zijn gereedschapsstaal: A2, D2, CPM 10V, Vanadis 8. De grenzen zijn hier en daar willekeurig, maar de omvang van het verschil is reëel.

Hoe reëel, laat het paar 1095 en 10V zien. Beide zijn niet roestvast, beide heten in de spreektaal „koolstof”. 1095 moet in water of snel in olie worden gehard, ontleent zijn wear resistance aan cementiet, waarvan er weinig is en dat relatief zacht is, en laat zich zonder omhaal door een smid bewerken. 10V bereikt zijn hardheid in lucht, bevat veel hard vanadiumcarbide en is net zo lastig te bewerken als elk roestvast staal. Wat ze delen, is alleen het ontbreken van voldoende chroom. Precies daarom is de discussie „roestvast tegen koolstof” zinloos: de categorie is te breed om nog iets te betekenen.

SKD11: hetzelfde, maar dan in het Japans

SKD11 is een Japans gereedschapsstaal van Hitachi, identiek aan AISI D2. Dezelfde eigenschappen worden ook onder de namen DC11 en SLD verkocht. Ziet u op een Japans keukenmes een van die aanduidingen, dan is het D2.

De hardheid die eruit gehaald wordt, is serieus: 60–64 HRC. Sommige fabrikanten harden tot 64, veel andere houden het op 62. SKD11 laat zich zeer scherp slijpen, en dat is het grootste lokaas. Het is ook de grootste valkuil: het staal is gevoelig voor uitbrokkelen, en meestal ligt de oorzaak niet in het staal maar in de slijphoek. Gereedschaps- en snelstaal moet je sowieso niet onder een te smalle hoek slijpen; voor SKD11 is 22–24 graden het verstandige bereik. Wie de snede dunner heeft gezet „om beter te snijden”, krijgt uitbrekingen en geeft het metaal de schuld.

Er is ook een antwoord van de fabriek op datzelfde probleem: SLD Magic, een doorontwikkelde versie van het gewone SLD, dat tot uitbrokkelen neigt. Het wordt op 60–62 HRC gehard, heeft een goede reputatie, maar komt in keukenmessen zelden voor — slecht verkrijgbaar en duur.

Poeder repareert niet alles

Het ligt voor de hand te denken dat een poederversie van D2 het probleem van de uitbrekingen oplost. Gedeeltelijk. De carbidegrootte in poederstaal is aanvankelijk zeer klein, maar daarna groeien de carbiden — een natuurlijk proces, dat sneller gaat naarmate de temperatuur hoger is. En hoge temperaturen doorloopt het staal zowel bij het warm persen van het poeder als bij het smeden en het walsen.

Hier komt het verschil tussen de soorten carbide naar boven. Chroomcarbiden zijn minder stabiel dan vanadiumcarbiden en groeien sneller aan. Daardoor zijn de carbiden in CPM-D2 groter dan in Vanadis 8, hoewel de totale hoeveelheid carbide gelijk is. Grotere carbiden betekenen minder toughness. Poedermetallurgie heeft D2 verbeterd, maar de chemie niet veranderd: een staal waarvan de wear resistance op chroomcarbiden rust, is veroordeeld tot een slechtere balans dan een staal op vanadiumcarbiden.

CPM CruWear: dezelfde strook, maar goed gedaan

CPM CruWear leeft in diezelfde strook tussen roestvast en koolstofstaal — 7,5% chroom, terwijl typische roestende staalsoorten er 4–5,5% bevatten. Chroomcarbiden zitten er wel in, maar te weinig om de toughness te bederven.

De naaste verwant van CruWear is CPM 3V; de staalsoorten zijn bijna gelijk en verschillen vooral in koolstofgehalte. Daardoor wordt CruWear iets harder, en 3V taaier en corrosiebestendiger. Beide horen bij het kleine groepje staalsoorten met een zeer aantrekkelijke combinatie van toughness en edge retention, samen met Vanadis 4 Extra en CPM-M4.

Dat is in wezen waar de messenmetallurgie op is uitgekomen: de beste cijfers komen van roestend poederstaal dat overwegend met vanadium is gelegeerd. Roestend — omdat er dan geen chroom hoeft te worden uitgegeven en het hele carbidebudget naar vanadium gaat.

Wie het nodig heeft

Halfroestvaste staalsoorten vragen discipline, maar niet veel: het lemmet na het werk droogwrijven, het niet nat in de gootsteen laten liggen. Dat is minder dan echt koolstofstaal vraagt, en meer dan nul. Bent u daar niet toe bereid — zaak gesloten, zoek roestvast.

De tweede eis betreft het slijpen. Een smalle hoek werkt op D2 en SKD11 niet, en die beperking moet u aanvaarden in plaats van omzeilen.

Ten slotte is het goed te weten waarmee u CruWear en soortgelijke staalsoorten betaalt: met hetzelfde als elk zeer slijtvast staal — tijd op de steen. Een professionele keuken redt zich daarom keer op keer met goedkoop koolstofstaal, dat in tien seconden met het aanzetstaal wordt bijgewerkt. Poedergereedschapsstaal is iets voor wie zelden slijpt en geen haast heeft.