Matrixstaal verwijst over het algemeen naar staal waarvan de chemische samenstelling gelijk is aan die van de matrix in de hardingsstructuur van hogesnelheidsstaal ( HSS ). Dat wil zeggen, door een kleine hoeveelheid legeringselementen toe te voegen of het koolstofgehalte op passende wijze aan te passen aan de matrixsamenstelling van HSS, worden de prestaties van het staal verbeterd om aan specifieke eisen te voldoen. Over het algemeen bevat matrixstaal 0.50% tot 0.55% koolstof en 10% tot 20% legeringselementen zoals wolfraam, molybdeen, chroom, vanadium, kobalt en andere.
Matrixstaal kan ook worden beschouwd als een koolstofarme variant van snelstaal , soms ook wel kortweg koolstofarm snelstaal genoemd. Dit staal heeft een hoge sterkte en hardheid in vergelijking met snelstaal en bevat weinig onopgeloste carbiden, waardoor de taaiheid en vermoeiingssterkte beter zijn dan die van snelstaal. Door het relatief lagere carbidegehalte zijn de taaiheid en verwerkbaarheid van het staal aanzienlijk verbeterd, waardoor het vaak wordt gebruikt voor matrijzen die een hoge impactbelasting vereisen.
Een overmaat aan carbide in snelstaal leidt tot brosheid. Bij koudvervormingsmatrijzen moet de hoeveelheid carbide, veroorzaakt door spanningsconcentratie, worden verminderd om de taaiheid te verbeteren. Het matrixstaal combineert de sterkte van snelstaal met de taaiheid van ultrahoogsterk staal. Op basis van matrijsstaal en snelstaal heeft de Verenigde Staten een matrix ontwikkeld met een samenstelling die dicht bij die van normaal gehard snelstaal ligt, met een restcarbidegehalte van minder dan 5%. Na warmtebehandeling is de taaiheid vergelijkbaar met die van ultrahoogsterk staal en de sterkte met die van snelstaal. Het koolstofgehalte van het matrixstaal wordt verlaagd tot ongeveer 0.55%, het totale legeringselementgehalte bedraagt 12% tot 22% na smelten in een vacuümoven. De overtollige carbidedeeltjes in de warmtebehandelde toestand zijn fijn en gelijkmatig verdeeld. Bij een hardheid van 62-64 HRC is de vermoeiingssterkte 5-10 keer zo hoog als die van gewoon snelstaal M2 . Dit staal wordt gebruikt voor het maken van extrusiematrijzen en stempels met complexe vormen, waardoor de levensduur 4-10 keer langer is.
De representatieve staalsoorten van matrixstaal zijn Vascoma (5Cr4W3Mo2V) staal van vanadium gelegeerd staalbedrijf uit de Verenigde Staten, DRM1, DRM2, DRM3 staal van Datong Special Steel Corporation uit Japan, YXR33 van Hitachi Metals Corporation uit Japan, enz. GB materiaalkwaliteiten 6Cr4W3Mo2VNB (65NB), 5Cr4Mo3SimNVal (012AL), 7Cr7Mo2V2Si (LD), 6Cr4Mo3Ni2WV (CG-2), 6W8Cr4VTi (LM1), 6Cr5Mo3W2V2SIT, (LM5) (LM4) (LM5) (LM2) (LM2) (LM2)
Matrixstaal combineert de voordelen van goudconstructiestaal, snelstaal en lagerstaal . Het heeft een hoge hardheid en hittebestendigheid, en de plasticiteit en taaiheid zijn 10 tot 15 keer hoger dan die van snelstaal. Na een secundaire hardings- en ontlaatbehandeling worden de hardheid en sterkte verder verhoogd. Het kan worden gebruikt voor koud- en warmmatrijzen, snijgereedschappen, ultrasterke bevestigingsmiddelen, assen, lagers, tandwielen, drukvaten, hogesnelheidsrotoren, vliegtuigframes, turbineonderdelen en raketmotorbehuizingen.
