Doska z nehrdzavejúcej ocele, základný materiál široko používaný v moderných priemyselných a civilných aplikáciách, má vlastnosti a aplikácie, ktoré sú vysoko závislé od chemického zloženia a mikroštruktúry jej primárneho materiálu. Základným materiálom dosky z nehrdzavejúcej ocele je železo. Pridanie legujúcich prvkov, ako je chróm (Cr), nikel (Ni) a molybdén (Mo), vytvára pasivačný film odolný voči korózii-, výsledkom čoho je vynikajúca odolnosť proti korózii, pevnosť a spracovateľnosť. Na základe zloženia zliatiny a rozdielov vo výkone možno platňu z nehrdzavejúcej ocele rozdeliť do štyroch hlavných typov: austenitické, feritické, martenzitické a duplexné nehrdzavejúce ocele. Každý typ je určený pre špecifické aplikácie.
Austenitická nehrdzavejúca oceľ: Predstaviteľ vysokej odolnosti proti korózii a tvárnosti
Austenitická nehrdzavejúca oceľ je najvyrábanejším a najpoužívanejším typom platní z nehrdzavejúcej ocele, zvyčajne zastúpená sériami 304 (06Cr19Ni10) a 316 (06Cr17Ni12Mo2). Jeho základnými charakteristikami sú obsah chrómu 16 %-26 % a obsah niklu 8 %-12 % (316 obsahuje 2 %- 3 % molybdénu), výsledkom čoho sú plošne centrované kubické (FCC) austenitické zrná vytvorené spracovaním v roztoku. Prídavok niklu výrazne zvyšuje húževnatosť materiálu a zachováva vynikajúcu ťažnosť od -196 stupňov do 800 stupňov. Chróm a molybdén synergicky tvoria hustý pasivačný film Cr₂O₃, ktorý dodáva vzduchu, vodnej pare a slabo kyslým a zásaditým prostrediam silnú odolnosť proti korózii. 304 nehrdzavejúca oceľ sa vďaka svojej dostupnej cene a vynikajúcej odolnosti voči všeobecnej korózii široko používa v potravinárskych zariadeniach, architektonických dekoráciách a nádobách na chemikálie. Pridanie molybdénu ďalej zvyšuje odolnosť 316 voči chloridovým iónom, vďaka čomu je preferovanou voľbou pre námorné inžinierstvo, lekárske prístroje a špičkové chemické zariadenia. Okrem toho je austenitická nehrdzavejúca oceľ nemagnetická a vykazuje výraznú tendenciu tvrdnúť v dôsledku práce za studena, čo umožňuje jej tvarovanie do zložitých tvarov pomocou procesov, ako je lisovanie a ohýbanie, aby sa splnili rôzne konštrukčné požiadavky.
Feritická nehrdzavejúca oceľ: najlepšia voľba pre nízku cenu a odolnosť proti korózii pod napätím.
Feritická nehrdzavejúca oceľ obsahuje chróm ako primárny legovací prvok (10,5 %-30 %) s typickými triedami vrátane 430 (10Cr17) a 444 (00Cr18Mo2). Jeho mikroštruktúra pozostáva z feritových zŕn s kubickou štruktúrou centrovanou na telo (BCC). Pretože neobsahuje žiadne alebo len stopové množstvá niklu (zvyčajne<0.5%), its cost is significantly lower than that of austenitic stainless steel. The greatest advantage of ferritic stainless steel is its excellent resistance to stress corrosion cracking, particularly in hot water environments containing chloride ions (such as water heaters and heat exchangers). Furthermore, its high thermal conductivity (approximately twice that of austenite) and low coefficient of thermal expansion make it suitable for temperature-sensitive industrial components. However, ferritic stainless steel has relatively low strength and toughness, is prone to embrittlement during cold working (especially embrittlement at 475°C and sigma phase precipitation), and has poor formability. Therefore, it is typically used to manufacture components with high corrosion resistance requirements but simple shapes, such as building curtain walls, automotive exhaust pipes, and kitchen appliances.
Martenzitická nehrdzavejúca oceľ: Skvelý príklad vysokej pevnosti a odolnosti proti opotrebovaniu.
Martenzitická nehrdzavejúca oceľ vďaka svojej kombinácii s vysokým obsahom uhlíka (0,1 %-1,2 %) a chrómu (11 % – 18 %) vytvára po kalení tvrdú, ale krehkú martenzitovú štruktúru. Reprezentatívne druhy zahŕňajú 410 (12Cr13) a 440C (11Cr17Mo). Jeho základnými charakteristikami sú vysoká pevnosť (pevnosť v ťahu môže dosiahnuť 800-1500 MPa), vysoká tvrdosť (Tvrdosť podľa Rockwella 45-60 HRC) a vynikajúca odolnosť proti opotrebovaniu, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie vystavené vysokému zaťaženiu alebo treniu. Zatiaľ čo obsah chrómu je dostatočný na vytvorenie základného filmu odolného voči korózii, nadmerné pridávanie uhlíka znižuje stabilitu pasívneho filmu. Preto martenzitická nehrdzavejúca oceľ vykazuje slabšiu odolnosť proti korózii ako austenit a ferit. Primárne sa používa v aplikáciách, kde sa vyžadujú vysoké mechanické vlastnosti, ale odolnosť proti korózii sa nevyžaduje, ako sú rezné nástroje, ložiská, ventily a mechanické komponenty. Stojí za zmienku, že niektoré martenzitické nehrdzavejúce ocele (napríklad 420J2) môžu dosiahnuť rovnováhu medzi pevnosťou a odolnosťou proti korózii úpravou obsahu uhlíka a procesov tepelného spracovania, rozšírením ich aplikácie na riad a mierne korozívne prostredie.
Duplexná nehrdzavejúca oceľ: Prielom v komplexnom výkone
Duplexná nehrdzavejúca oceľ (ako 2205 alebo 00Cr22Ni5Mo3N) je kompozitná štruktúra pozostávajúca z austenitu a feritu, pričom každá z nich obsahuje približne 50 % každej fázy. Jeho vlastnosti dopĺňa presná rovnováha chrómu (22%-26%), niklu (4%-7%), molybdénu (2%-3%) a dusíka (0,1%-0,3%). Kombinuje vysokú húževnatosť austenitu s vysokou odolnosťou feritu voči korózii, pričom dosahuje hodnotu ekvivalentu odolnosti proti bodaniu (PREN) presahujúcu 30, čo je oveľa viac ako pri samotných austenitických alebo feritických materiáloch. Ponúka výnimočnú odolnosť voči morskej vode, moriacim roztokom a médiám obsahujúcim chlór. Duplexná nehrdzavejúca oceľ sa môže pochváliť približne dvojnásobnou pevnosťou v porovnaní s obyčajnou austenitickou nehrdzavejúcou oceľou a ponúka vynikajúcu zvárateľnosť, vďaka čomu je široko používaná v drsnom prostredí, ako je petrochemický priemysel, zariadenia na výrobu papiera a offshore platformy. Napriek vyššej cene sa duplexná nehrdzavejúca oceľ stala nenahraditeľnou voľbou pre špičkové aplikácie vyžadujúce rovnováhu pevnosti, odolnosti proti korózii a cenovej dostupnosti.
Záver
Primárne materiály používané v doskách z nehrdzavejúcej ocele dosahujú presnú zhodu odolnosti proti korózii, pevnosti, nákladov a spracovateľnosti prostredníctvom diferencovaného dizajnu zliatiny. Od predmetov každodennej potreby až po špičkové{1}}zariadenia, dosky z nehrdzavejúcej ocele z rôznych materiálov ponúkajú jedinečné výhody, ktoré spĺňajú rôzne priemyselné a civilné potreby. S pokrokom vo vede o materiáloch bude vývoj nových supernehrdzavejúcich ocelí (ako sú duplexné ocele legované dusíkom -a austenitické ocele s vysokým- molybdénom) ďalej posúvať hranice použitia nehrdzavejúcej ocele v extrémnych prostrediach a poskytovať nepretržitú kritickú podporu modernej výrobe.
