Co je nerezová ocel?
„Nerez“ je termín vytvořený na počátku vývoje těchto ocelí pro nožířské aplikace. Byl přijat jako obecný název pro tyto oceli a nyní pokrývá širokou škálu typů a tříd ocelí pro aplikace odolné vůči korozi nebo oxidaci.
Nerezové oceli jsou slitiny železa s minimálně 10,5 % chrómu. Další legující prvky se přidávají ke zlepšení jejich struktury a vlastností, jako je tvárnost, pevnost a kryogenní houževnatost.
Tato krystalová struktura činí takové oceli nemagnetické a méně křehké při nízkých teplotách. Pro vyšší tvrdost a pevnost je přidán uhlík. Při dostatečném tepelném zpracování se tyto oceli používají jako žiletky, příbory, nástroje atd.
Značná množství manganu byla použita v mnoha složeních nerezové oceli. Mangan zachovává austenitickou strukturu v oceli stejně jako nikl, ale za nižší cenu.
Hlavní prvky z nerezové oceli
Nerezová ocel nebo korozivzdorná ocel je druh kovové slitiny, která se vyskytuje v různých formách. Slouží našim praktickým potřebám tak dobře, že je těžké najít jakoukoli oblast našeho života, kde bychom tento druh oceli nepoužívali. Hlavní složky nerezové oceli jsou: železo, chrom, uhlík, nikl, molybden a malá množství dalších kovů.
Patří mezi ně kovy, jako jsou:
- Nikl
- Molybden
- Titan
- Měď
Vyrábějí se také nekovové doplňky, z nichž hlavní jsou:
- Uhlík
- Dusík
CHROM A NIKL:
Chrom je prvek, který dělá nerezovou ocel nerezovou. Je nezbytný při vytváření pasivního filmu. Jiné prvky mohou ovlivnit účinnost chrómu při vytváření nebo udržování filmu, ale žádný jiný prvek sám o sobě nemůže vytvořit vlastnosti nerezové oceli.
Při asi 10,5 % chrómu se vytvoří slabý film, který bude poskytovat mírnou atmosférickou ochranu. Zvýšením obsahu chrómu na 17-20 %, což je typické u austenitických nerezových ocelí typ-300, se zvyšuje stabilita pasivního filmu. Další zvýšení obsahu chrómu poskytne další ochranu.
| Symbol | Živel |
| Al | Hliník |
| C | Uhlík |
| Cr | Chrom |
| Cu | Měď |
| Fe | Železo |
| Mo | Molybden |
| Mn | Mangan |
| N | Dusík |
| Ni | Nikl |
| P | Fosfor |
| S | Síra |
| Se | Selen |
| Ta | Tantal |
| Ti | Titan |
Nikl stabilizuje austenitickou strukturu (zrno nebo krystalickou strukturu) nerezové oceli a zlepší mechanické vlastnosti a výrobní charakteristiky. Obsah niklu 8-10 % a více sníží tendenci kovu praskat v důsledku koroze pod napětím. Nikl také podporuje repasivaci v případě poškození fólie.
MANGAN:
Mangan ve spojení s niklem plní mnoho funkcí připisovaných niklu. Bude také interagovat se sírou v nerezové oceli za vzniku siřičitanů manganu, což zvyšuje odolnost vůči důlkové korozi. Nahrazením niklu manganem a jeho následnou kombinací s dusíkem se také zvyšuje pevnost.
MOLYBDEN:
Molybden v kombinaci s chromem je velmi účinný při stabilizaci pasivního filmu v přítomnosti chloridů. Je účinný při prevenci štěrbinové nebo důlkové koroze. Molybden poskytuje vedle chrómu největší zvýšení odolnosti proti korozi v nerezové oceli. Edstrom Industries používá nerez 316, protože obsahuje 2-3 % molybdenu, který poskytuje ochranu při přidání chlóru do vody.
UHLÍK:
Pro zvýšení pevnosti se používá uhlík. V martenzitické třídě přidání uhlíku usnadňuje vytvrzování prostřednictvím tepelného zpracování.
DUSÍK:
Dusík se používá ke stabilizaci austenitické struktury nerezové oceli, což zvyšuje její odolnost proti důlkové korozi a zpevňuje ocel. Použití dusíku umožňuje zvýšit obsah molybdenu až o 6 %, což zlepšuje odolnost proti korozi v chloridovém prostředí.
TITAN A MIOBIUM:
Titan a miob se používají ke snížení senzibilizace nerezové oceli. Při zcitlivění nerezové oceli může dojít k mezikrystalové korozi. To je způsobeno srážením karbidů chromu během fáze ochlazování při svařování dílů. Tím se svarová oblast ochuzuje o chrom. Bez chrómu se pasivní film nemůže vytvořit. Titan a niob interagují s uhlíkem za vzniku karbidů, přičemž chrom zůstává v roztoku, takže se může vytvořit pasivní film.
MĚĎ A HLINÍK:
Měď a hliník spolu s titanem lze přidat do nerezové oceli, aby se urychlilo její vytvrzení. Vytvrzení je dosaženo namáčením při teplotě 900 až 1150F. Tyto prvky vytvářejí tvrdou intermetalickou mikrostrukturu během procesu máčení při zvýšené teplotě.
SÍRA A SELEN:
Do nerezové oceli 304 se přidávají síra a selen, aby se dala volně obrábět. Vznikne z toho nerezová ocel 303 nebo 303SE, kterou Edstrom Industries používá k výrobě prasečích ventilů, matic a dílů, které nejsou vystaveny pitné vodě.
Druhy nerezové oceli
AISI DEFINUJE MIMO JINÉ NÁSLEDUJÍCÍ TŘÍDY:
Také známá jako nerezová ocel „námořní kvality“ díky své zvýšené schopnosti odolávat korozi slané vody ve srovnání s typem 304. SS316 se často používá pro výstavbu závodů na přepracování jaderných materiálů.
NEREZ 304/304L
Typ 304 má o něco nižší pevnost než 302 díky nižšímu obsahu uhlíku.
NEREZ 316/316L
Nerezová ocel typu 316/316L je molybdenová ocel se zvýšenou odolností proti důlkové korozi roztoky obsahujícími chloridy a jiné halogenidy.
NEREZOVÁ OCEL 310S
Nerezová ocel 310S má vynikající odolnost proti oxidaci při konstantních teplotách do 2000 °F.
NEREZOVÁ OCEL 317L
317L je austenitická chromniklová ocel s molybdenem podobná typu 316, kromě toho, že obsah slitiny v 317L je poněkud vyšší.
321/321H NEREZ
Typ 321 je základní typ 304 modifikovaný přidáním titanu v množství alespoň 5násobku obsahu uhlíku plus dusíku.
410 NEREZ
Typ 410 je martenzitická nerezová ocel, která je magnetická, odolává korozi v mírném prostředí a má poměrně dobrou tažnost.
DUPLEX 2205 (UNS S31803)
Duplex 2205 (UNS S31803) nebo Avesta Sheffield 2205 je feriticko-austenitická nerezová ocel.
KOROZIVZDORNÉ OCELI SE TAKÉ TŘÍDÍ PODLE SVÉ KRYSTALICKÉ STRUKTURY:
- Austenitické nerezové oceli tvoří více než 70 % celkové produkce nerezové oceli. Obsahují maximálně 0,15 % uhlíku, minimálně 16 % chrómu a dostatečné množství niklu a/nebo manganu k udržení austenitické struktury při všech teplotách od kryogenní oblasti po bod tání slitiny. Typické složení je 18 % chrómu a 10 % niklu, běžně známé jako nerez 18/10 se často používá v příborech. Podobně je k dispozici také 18/0 a 18/8. ¨Superaustenitické〃 nerezové oceli, jako jsou slitiny AL-6XN a 254SMO, vykazují velkou odolnost proti chloridové důlkové a štěrbinové korozi díky vysokému obsahu molybdenu (>6 %) a přídavkům dusíku a vyšší obsah niklu zajišťuje lepší odolnost proti praskání korozí pod napětím přes sérii 300. Vyšší obsah slitiny „superaustenitických“ ocelí znamená, že jsou děsivě drahé a podobných výkonů lze obvykle dosáhnout použitím duplexních ocelí za mnohem nižší cenu.
- Feritické nerezové oceli jsou vysoce odolné proti korozi, ale mnohem méně odolné než austenitické oceli a nemohou být vytvrzeny tepelným zpracováním. Obsahují mezi 10,5 % a 27 % chrómu a velmi málo niklu, pokud vůbec nějaký. Většina kompozic zahrnuje molybden; některé, hliník nebo titan. Běžné feritické třídy zahrnují 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo a 29Cr-4Mo-2Ni.
- Martenzitické nerezové oceli nejsou tak odolné proti korozi jako ostatní dvě třídy, ale jsou extrémně pevné a houževnaté, stejně jako vysoce obrobitelné a mohou být vytvrzeny tepelným zpracováním. Martenzitická nerezová ocel obsahuje chrom (12-14%), molybden (0,2-1%), žádný nikl a asi 0,1-1% uhlíku (což jí dodává větší tvrdost, ale činí materiál o něco křehčím). Je kalený a magnetický. Je také známá jako ocel „series-00“.
- Duplexní nerezové oceli mají smíšenou mikrostrukturu austenitu a feritu, přičemž cílem je vytvořit směs 50:50, i když v komerčních slitinách může být směs 60:40. Duplexní ocel má lepší pevnost než austenitické nerezové oceli a také lepší odolnost vůči lokální korozi, zejména důlkové korozi, štěrbinové korozi a praskání korozí pod napětím. Vyznačují se vysokým obsahem chrómu a nižším obsahem niklu než austenitické nerezové oceli.
Historie nerezové oceli
Ze starověku přežilo několik korozivzdorných železných artefaktů. Slavným (a velmi velkým) příkladem je Železný sloup v Dillí, vztyčený na příkaz Kumara Gupty I kolem roku 400 našeho letopočtu. Na rozdíl od nerezové oceli však tyto artefakty vděčí za svou odolnost nikoli chrómu, ale vysokému obsahu fosforu. což spolu s příznivými místními povětrnostními podmínkami podporuje tvorbu pevné ochranné pasivační vrstvy oxidů železa a fosfátů, spíše než nechráněnou, popraskanou vrstvu rzi, která se vytváří na většině kování.
Odolnost slitin železa a chrómu proti korozi byla poprvé rozpoznána v roce 1821 francouzským metalurgem Pierrem Berthierem, který zaznamenal jejich odolnost proti napadení některými kyselinami a navrhl jejich použití v příborech. Metalurgové 19. století však nebyli schopni vyrobit kombinaci nízkého uhlíku a vysokého obsahu chrómu, která se nachází ve většině moderních nerezových ocelí, a slitiny s vysokým obsahem chrómu, které dokázali vyrobit, byly příliš křehké na to, aby byly prakticky zajímavé.
Tato situace se změnila koncem 90. let 19. století, kdy Hans Goldschmidt z Německa vyvinul aluminotermický (termitový) proces výroby bezuhlíkového chrómu. V letech 1904–1911 několik výzkumníků, zejména Leon Guillet z Francie, připravilo slitiny, které by dnes byly považovány za nerezovou ocel. V roce 1911 podal Philip Monnartz z Německa zprávu o vztahu mezi obsahem chrómu a korozní odolností těchto slitin.
Harry Brearley z výzkumné laboratoře Brown-Firth v Sheffieldu v Anglii je nejčastěji považován za „vynálezce“ nerezové oceli.
ocel. V roce 1913, když hledal slitinu odolnou proti erozi pro hlavně, objevil a následně industrializoval martenzitickou nerezovou ocel. K podobnému průmyslovému rozvoji však současně docházelo v Krupp Iron Works v Německu, kde Eduard Maurer a Benno Strauss vyvíjeli austenitickou slitinu (21 % chrómu, 7 % niklu), a ve Spojených státech, kde Christian Dantsizen a Frederick Becket industrializovali feritické nerezové.
Upozorňujeme, že by vás mohly zajímat další technické články, které jsme publikovali:
Čas odeslání: 16. června 2022