Slitiny železa neboli kovy jsou kovy, které se skládají převážně ze železa (Fe). Ocel je slitina na bázi železa obsahující obvykle méně než 1 % uhlíku, kdežto železo často obsahuje 2 % a více uhlíku. Železo a ocel jsou široce dostupné, pevné, levné a lze je tvarovat odléváním. Vlastnosti slitin železa lze zlepšit tepelným zpracováním a v případě ocelí opracováním (tj. válcováním nebo kováním). Nerezové oceli byly vyvinuty, aby odolávaly korozi, a obvykle obsahují 12 % nebo více chromu a mohou obsahovat nikl v libovolném množství až do obsahu chromu nebo jej dokonce převyšovat v závislosti na požadovaných mechanických vlastnostech a použití.

Existuje několik druhů nerezových ocelí. Při zvažování těchto slitin pro použití v korozivním prostředí je nejpoužívanější metodou pro počáteční výběr porovnání hodnocení PREn (číslo ekvivalentu odolnosti proti důlnímu poškození) u různých materiálů. To se vypočítá na základě hmotnostních % klíčových legujících prvků přítomných v konkrétní třídě korozivzdorné oceli. Vzorec je:

PREn = % Cr + (3,3 x % Mo) + (16 x % N)

Je zřejmé, že slitiny obsahující nejvyšší množství chromu, molybdenu a dusíku jsou považovány za slitiny s vyšší odolností proti důlkové korozi. To může být doprovázeno odpovídajícím zvýšením pevnosti v tahu a meze kluzu.

Feritické korozivzdorné oceli

Nerezové oceli vděčí za svou schopnost odolávat korozi především přítomnosti pasivního filmu na svém povrchu. Za tvorbu tohoto pasivního filmu je zodpovědný především chrom. Železo přestává korodovat při přibližně 12% obsahu chromu. Odolnost vůči oxidačním korozivním látkám se rychle zvyšuje s obsahem chromu až do přibližně 20 %. Nad touto hranicí se však odolnost zvyšuje pozvolněji a klesá. Proto jen velmi málo nerezových slitin obsahuje více než 27 % chromu. Tyto slitiny se skládají převážně z chromu a železa s nízkým obsahem uhlíku. Slitiny se často rozdělují podle krystalové struktury, která je ovlivněna chemií a zpracováním, včetně tepelného zpracování. Feritické korozivzdorné oceli mají krystalovou strukturu převážně feritickou.

Martenzitické korozivzdorné oceli

Přídavkem dostatečného množství uhlíku do slitin chromu a železa vznikají slitiny, které lze kalit a popouštět. Odolnost proti korozi je poněkud snížena množstvím uhlíku, ale toto snížení je minimalizováno, pokud jsou tyto slitiny plně kaleny a popouštěny. Proto se slitiny s vyšším obsahem uhlíku (nad 0,15 % C) obvykle používají pouze v plně kaleném a popuštěném stavu. Jejich struktura po rychlém ochlazení z teplot nad 1600 °F / 870 °C je převážně martenzitická.

Mezi běžné martenzitické třídy patří:

Austenitické korozivzdorné oceli

Ze všech prvků přidávaných do základní slitiny chromu a železa je nejdůležitější nikl. Nejenže zlepšuje odolnost proti korozi, ale také mění strukturu a mechanické vlastnosti slitiny. Když se do feritické slitiny železa a chromu přidává nikl v rostoucím množství, mění se struktura slitiny od feritu přes smíšený ferit a austenit až po v podstatě výhradně austenit. Většina „tříd 18-8“ (běžný popis nerezové oceli 304, která se skládá ze zhruba 18 % chromu a 8 % niklu) se vyrábí s řízeným množstvím feritu pro lepší svařovací vlastnosti a vyšší pevnost. Změna struktury je doprovázena výrazným zvýšením tažnosti a houževnatosti. Nerezové slitiny s převážně austenitickou strukturou tvoří skupinu nerezových ocelí, které jsou ze všech typů zdaleka nejpoužívanější.

Super austenitické korozivzdorné oceli

V určitých agresivních podmínkách jsou obecné třídy austenitických korozivzdorných ocelí náchylnější k důlkové, štěrbinové a napěťové korozi. To vedlo k vývoji a doplnění skupiny austenitických ocelí, označovaných jako super austenitické korozivzdorné oceli.

Použití super austenitických ocelí rychle roste v důsledku měnících se podmínek v současném zpracovatelském průmyslu. V podmínkách, jako je hlubokomořská voda a vysokoteplotní uzavřené technologické provozy, se uplatňuje přístup „namontuj a zapomeň“ s cílem použít slitiny, které nevyžadují stálou a pravidelnou výměnu.

Super austenitické korozivzdorné oceli obsahují vysoké množství chromu a niklu spolu s významnými přídavky molybdenu a dusíku. Výsledkem je řada austenitických ocelí. Jsou až o 30 % pevnější než běžné nerezové oceli řady 300 a mají vynikající odolnost proti důlkové korozi, štěrbinové korozi a koroznímu praskání pod napětím. Austenitická korozivzdorná ocel se považuje za super austenitickou, pokud její PREn přesahuje 40.

Mezi běžné super austenitické třídy patří např:

Duplexní korozivzdorné oceli

Duplexní korozivzdorné oceli jsou slitiny, jejichž struktura je obecně považována za přibližně stejnou část austenitu a feritu, přičemž rozložení fází 60/40, 40/60 je obecně považováno za přijatelné.

Kombinace austenitu a feritu vytváří slitiny s dvojnásobnou pevností oproti běžným austenitickým korozivzdorným ocelím.

Duplexní korozivzdorné oceli jsou prakticky imunní vůči koroznímu praskání za napětí (Achillova pata běžných austenitických korozivzdorných ocelí) a jsou vysoce odolné vůči důlkové a štěrbinové korozi. Díky těmto vlastnostem není překvapivé, že většina (ale zdaleka ne všechny) aplikací souvisí s mořskou vodou. Duplexní korozivzdorné oceli mají mnohostranné využití v zařízeních pro těžbu ropy a zemního plynu na moři a v námořních zařízeních, zejména pod hladinou.

Běžnými duplexními jakostmi jsou: MTEK 2205, MTEK 29MN / CD4MCuN, Ferralium® 255, Zeron® 100

Kalitelné korozivzdorné oceli (kalené věkem)

Potřeba korozivzdorných ocelí, které by kombinovaly vynikající korozní odolnost austenitických typů s možností kalení tepelným zpracováním, vedla k vývoji skupiny korozivzdorných ocelí známých jako PH typy. Lze je vytvrzovat srážením (stárnutím) při nízkých teplotách (900°F / 480 °C), čímž se minimalizuje deformace.

Běžně se používají tyto jakosti: MTEK 17-4PH®, MTEK 15-5PH®, MTEK a 14-4PH®.

Máte dotazy? Kontaktujte odborníky na kovy.