Co se přidává do oceli pro nerez?

Nerezové oceli patří mezi nejslibnější konstrukční materiály. V moderním životě jsou nepostradatelné a používají se stále více – od příborů a hrnců až po komplexní zařízení v potravinářství, chemickém průmyslu, medicíně atd. Hygienické výhody nerezové oceli jsou založeny na tom, že nemá vliv na pitnou vodu, při koncentraci chloridů nebo bromidů ve vodě do 200 mg/l se doporučuje používat nerez s obsahem molybdenu. V oblasti elektrochemického napětí má nerezová ocel vyšší potenciál než měď a pozinkovaná ocel. Široké použití v potravinářském průmyslu je spojeno s neutrálními chuťovými vlastnostmi a nerez se díky kvalitnímu povrchu chová neutrálně vůči mikrobiologickým vlivům. To znamená, že mikrobiální růst nemigruje na povrch z nerezové oceli (ve srovnání s povrchy vyrobenými z organických materiálů), ale bakterie, houby atd. ano. nemají šanci se na svém povrchu rozvinout, což určuje vysokou oblibu „potravinářského“ použití nerezu.

Při využití pozoruhodných vlastností nerezových ocelí je však třeba mít na paměti, že při technologickém zpracování je jejich „chování“ velmi odlišné od jednoduchých uhlíkových ocelí. To je vysvětleno zvláštnostmi jejich metastabilní austenitické struktury, jejíž využití vlastností vyžaduje zohlednění řady znaků. Tento článek popisuje některé charakteristiky těchto ocelí na informativní úrovni pro spotřebitele, aby byl zdůrazněn rozdíl, že u uhlíkových (obyčejných, „černých“) ocelí se využívají především vlastnosti stabilních slitinových struktur a u korozivzdorných ocelí vlastnosti metastabilních ocelí. používají se (nemagnetické) struktury. Přenos technologických stereotypů z „černé“ na nerezovou ocel může změnit nerezovou ocel v „rezivění“.

Tepelná odolnost a chemická odolnost nerezových ocelí je dosažena zavedením chrómu do oceli. Čím více chromu v oceli, tím vyšší je její odolnost vůči oxidaci. Při obsahu 13 % a více tvoří chrom souvislý, tenký a odolný film oxidů, který chrání ocel před korozí.

Nejtypičtější ocelí je Kh18N9 (EYa1), obsahující 0,005-0,15 % C, 8-11 % Ni a 18 % Cr, v kované formě má austenitickou nebo austeniticko-karbidovou strukturu a pevnost v tahu asi 80 kg/mm2 , prodloužení asi 20 % a odolnost proti nárazu asi 10 kgm/cm2. Po vytvrzení 1050-11500 ochlazením na vzduchu nebo vodě klesne σв na 60 kg/mm2, ale tažnost se zvýší na 45-50 % a výrazně se zvýší odolnost proti nárazu. Kalením vzniká čistě austenitická, nemagnetická struktura (kov se stává „měkčím“, na rozdíl od uhlíkových ocelí, které se stávají „tvrdšími“).

Následné zahřátí oceli X18N9 na teplotu nad 6000, stejně jako mechanické zpracování austenitické oceli za studena vede k částečnému rozkladu austenitu a ocel se stává magnetickou. Toto zahřívání způsobuje uvolňování karbidů chrómu, které způsobují, že blízké oblasti kovu jsou chudé na chrom, a proto jsou méně odolné vůči korozi.

Protože k precipitaci karbidů dochází hlavně podél hranic zrn, ocel se stává náchylnou k mezikrystalické korozi. Silně zkorodovaná ocel zcela zkřehne, při ohýbání se láme a při úderu ztrácí svůj normální kovový zvuk. To také vysvětluje „nožovou“ korozi v blízkosti svarů. Aby se zabránilo tendenci k mezikrystalické korozi, přidává se do nerezové oceli malé množství titanu a niobu. Tyto prvky, tvořící silnější karbidy TiC, NbC než chrom a železo, vážou uhlík a ponechávají veškerý chrom v roztoku a tím eliminují mezikrystalickou korozi.

Nerezové oceli jsou vysoce odolné vůči organickým kyselinám, slabým minerálním kyselinám a kyselině dusičné. Kyseliny sírové a chlorovodíkové tyto oceli rozpouštějí. Ze všech nerezových ocelí jsou nejodolnější chromniklové čistě austenitické oceli, které se tradičně vyrábějí ve formě válcovaných výrobků následujících jakostí: 08H18N10 (analoga AISI 304 podle americké normy), 12H18N10Т (AISI 321) , 12H17 (AISI 430).

Metalworker’s Handbook (vol. 3 s odkazem na GOST 5632) uvádí následující účel ocelí.

12H17 – odolný proti kyselinám, odolný vůči vodnímu kameni. Zařízení pro zařízení na výrobu kyseliny dusičné (věže, tepelné výměníky pro horké plyny a horkou kyselinu, nádrže, potrubí atd.). Zařízení pro kuchyně, jídelny, konzervárny. Domácí potřeby.

08H18H9 – odolný proti kyselinám. Konstrukční materiál pro letadla; hydroplán pluje. V architektuře – materiál pro dokončení budov. Nemagnetické části ovládacích zařízení.

04-12Х18Н10Т – odolný proti kyselinám, nepodléhá mezikrystalické korozi, tepelně odolný do 600 stupňů. C. V dusíkovém průmyslu – věže, nádrže, potrubí. Autoklávy, míchačky v průmyslu barev a laků. Zařízení na zpracování mléka, plechovky, baňky. Fermentační tanky, sudové kádě pivovarů. Potravinářské náčiní, vybavení kuchyní a konzerváren. Čerpadla a zařízení pro práci v kyselých důlních vodách. Potrubí a rozdělovače výfukového systému leteckých motorů.

Х18Н12М2Т a Х18Н12М3Т – odolné proti kyselinám, nepodléhající mezikrystalické korozi, tepelně odolné do 800 stupňů. C. Zařízení a díly odolné proti sírové, vroucí kyselině fosforečné, mravenčí a octové, proti horkým roztokům bělícího vápna a síranových louhů, výfukové ventily motorů.

Pro mnohé účely má ocel X18N9T dostatečnou tepelnou odolnost. Taková ocel (která má při pokojové teplotě σв = 60 kg/mm2) při 6500 může vydržet tisícihodinové zatížení asi 10 kg/mm2 a při 7000 – stohodinové zatížení 10 kg/mm2. Při 8000 může tato ocel vydržet 100 hodin. pod napětím 5 kg/mm2. Austenitická ocel X14N14V s 2% W, 0.4% Mo a 0,4% C je ještě odolnější vůči teplu a vydrží 7000-100 hodin. pod napětím 12 kg/mm2 a při 8000 100 hodinách. pod napětím 6-7 kg/mm2. Austenitická ocel X16N25M6 má velmi vysoké hodnoty pevnosti při vysokých teplotách (při 0,1 % C a 0,4 % N), vydrží 7000-100 hodin. při 20 kg/mm2 a při 8000 100 hodinách. při 8 kg/mm2.

U všech žáruvzdorných austenitických ocelí je kromě austenitu nějaká zpevňovací fáze – titan, chrom, karbidy wolframu nebo tungramid železa a molybdenid atd. Molybden znatelně zvyšuje pevnost oceli v množství několika desetin procent v důsledku obecného zjemnění struktury a uvolňování dispergovaných částic karbidu molybdenu. Tyto oceli se používají na potrubí kotlů.

Možnost rozkladu austenitu na jedné straně a precipitace karbidů na straně druhé komplikují procesy tepelného zpracování nerezové oceli. U ocelí obsahujících více než 18 % Cr se kromě karbidů může uvolňovat σ-fáze bohatá na chrom, která způsobuje křehkost oceli.

Nezapomínejme na jedinečné vlastnosti nerezové oceli jako střešního materiálu. Téměř „věčná“ střecha je vyrobena z nerezové oceli se zárukou životnosti – minimálně 50 – 100 let. Obzvláště působivý je „zlatý“ povlak nitridu titanu na leštěném plechu z nerezové oceli, který se stále častěji používá pro zastřešení „zlatých“ kopulí (například jeden z nových kostelů v Kyjevě byl postaven „na vodě“ v blízkosti říční stanice), kříže, zábradlí atd. d. Nitrid titanu zvyšuje odolnost oceli proti korozi a opotřebení. Jestliže dříve bylo technicky možné provádět iontové plazmové nanášení pouze malých dílů (zubní korunky, pouzdra hodinek), nyní úspěšně pokrývají střešní plechy o rozměrech 1×2 m až (500 m1,6 plechu za měsíc) a kříže s výškou XNUMXm.

Základní vlastností železných kovů je jejich náchylnost ke korozi, která omezuje životnost výrobků z nich vyrobených. Proto jsou tak důležité kovy, které nepodléhají oxidaci, což umožňuje jejich použití i v agresivním prostředí. Zdá se zajímavé podrobně analyzovat všechny hlavní typy „nerezové oceli“ a zhodnotit potenciál jejich použití.

Třídy nerezové oceli

Antikorozní vlastnosti železného kovu jsou způsobeny přítomností přísad chrómu a niklu v jeho složení. Dodávají oceli světlou barvu a lesk. Slitina s niklem zabraňuje interakci železa s vodou v přítomnosti kyslíku. A přítomnost chrómu (více než 12%) okamžitě vede k vytvoření jednotného ochranného filmu na povrchu kovové hmoty, který zabraňuje chemické reakci molekul kyslíku s atomy železa.

Stejnou vlastnost má i hliník, na jehož povrchu se vytváří oxidový film, díky kterému je kov neutrální. Pouze na rozdíl od hliníku má „nerezová ocel“ výrazně lepší pevnostní vlastnosti.

Existuje několik druhů nerezové oceli:

Jinak. Toto je nejekonomičtější varianta pro nerezovou ocel. Nikl je nejdražší složkou „nerezové oceli“ a zde je nahrazen kombinací manganu a dusíku. Pevnostní charakteristiky (například při práci v tahu) se zhoršují, ale cena hotového kovu se stává mnohem atraktivnější.

• Značka AISI 304 (chemické složení – 08Х18Н10).

X – chrom;
N – nikl.

Ocel také obsahuje uhlík a titan. Jedná se o tzv. potravinářský nerez, protože se z něj vyrábí největší množství kovového kuchyňského náčiní. Navíc atraktivní poměr chemické odolnosti kovu a jeho nákladů činí použití nerezové oceli 304 rentabilní v petrochemickém průmyslu a dokonce i ve farmaceutickém průmyslu (kde je vyžadována speciální čistota chemických složek).

• Značka AISI 316 (chemické složení – 10Х17Н13М2).

Ve složení je přítomen titan, díky kterému jsou výrobky vyrobené z této značky „nerezové oceli“ odolné vůči fyzickému namáhání a změnám teploty. Proto je tento druh nerezové oceli extrémně žádaný v energetice (a v průmyslu obecně).

• Značka AISI 321 (chemické složení – 12-08Х18Н10Т).

Zde jsou vlastnosti třídy AISI 316 zhoršeny, a to: ocel drží teploty až 800 stupňů bez ztráty fyzikálních vlastností. Celsia.

• Značka AISI 430 (chemické složení – 12X17).

Tato třída oceli obsahuje malé množství uhlíku a velké množství chrómu, díky čemuž má ocel jedinečné fyzikální vlastnosti z hlediska pevnosti: pracuje dobře v tlaku i ohybu (vyrábí se z ní výlisky, je vhodné svar). A přitom se jeho vlastnosti nemění ani při zvýšených teplotách a v chemicky agresivním prostředí.

Charakteristika různých jakostí nerezové oceli

Nerezové vlastnosti oceli jsou dány přítomností chrómu a niklu v její struktuře. Ale další vlastnosti jsou určeny přítomností dalších složek:

• titan přidává do seznamu vlastností „nerezové oceli“ odolnost vůči fyzickému namáhání (především při práci pod tahem), stejně jako vysoký stupeň odolnosti vůči změnám teploty (jeho fyzikální vlastnosti se nemění). A čím více titanu ve slitině, tím vyšší teplotu kov drží – to z něj dělá atraktivní materiál pro tvorbu průmyslových celků a struktur;

• kombinace titanu a uhlíku dává výrobkům z nerezové oceli zvýšenou chemickou odolnost);

• Pokud zvýšíte množství chrómu ve slitině, pak se taková ocel stane odolnou i vůči velmi agresivnímu chemickému prostředí a navíc se výrazně zvýší tažnost kovu a zlepší se jeho svařovací vlastnosti.

Pohodlí a snadné svařování tohoto typu „nerezové oceli“ umožňuje jeho tvarování do různých struktur: například stojany lyžařských vleků.

Výrobky z nerezové oceli a půjčovny

Nerezová ocel se používá k výrobě dílů a prvků, jejichž koroze může ohrozit buď životy a zdraví lidí, nebo destrukci masivnějších a složitějších kritických konstrukcí, což může také vést k velkým potenciálním škodám.

• Kuchyňské nádobí je vyrobeno z potravinářské nerezové oceli. Tento kov nevstupuje do chemických reakcí s produkty a složkami potravin a nemění jejich chuť.

• Kromě toho je třída AISI 304 žádaná při výrobě ocelových prvků a uzavíracích armatur v různých odvětvích chemického průmyslu (včetně farmaceutického), kde hrozí nebezpečí koroze prvků omezujících ji chemickým prostředím.

• Přídavek titanu (třída AISI 316) do nerezové oceli umožňuje vyrábět z výsledné slitiny lopatky turbín a další prvky, které přenášejí vysoké dynamické zatížení při zvýšených teplotách.

• Ale vysoký obsah titanu dělá z této třídy „nerezové oceli“ vhodný materiál pro výrobu bezešvých trubek, adaptérů, kolen a přírub.

Různé druhy válcované nerezové oceli (čtverec, šestiúhelník, trubka nebo kruh) se zpravidla používají pro výrobu sestav a prvků složitějších dílů (například potrubních uzavíracích ventilů). Takové válcované výrobky mohou být vyrobeny ze všech výše uvedených jakostí nerezové oceli.

Válcované plechy jsou nejčastěji mezisurovinou pro další průmyslová odvětví. Někdy ale najde uplatnění i v běžném životě – například při výstavbě montovaných stavebních konstrukcí (dočasných budov a hangárů).