Druhy nerezové oceli a příklady jejího užití

Nerezová ocel je název pro velkou skupinu materiálů, které mají v zásadě stejné vlastnosti (dlouhou trvanlivost, povrchovou vrstvu bránící korozi atd.). Tato skupina však má celou řadu dalších podmnožin, které se liší procentuálním obsahem jednotlivých příměsí a od nich se odvíjejících dalších vlastností. V článku se podíváme na čtyři základní kategorie oceli:

• austenitická
• feritická
• martenzitická
• duplexní (austeniticko–feritická)

U skupin si vyjmenujeme nejpoužívanější jakosti nebo alespoň uvedeme jejich základní využití.

Austenitická ocel

Austenitická nerezová ocel se vyskytuje nejčastěji z celého „rodokmenu” nerezových ocelí. Obvykle obsahuje alespoň 18 % chromu, minimum uhlíku a také nikl – právě kvůli ceně niklu jsou austenitické oceli dražší oproti feritickým.

Tento typ oceli nelze vytvrdit teplem a je obvykle nemagnetický. Okrajových magnetických vlastností lze docílit zchlazením (které také zvyšuje pevnost). Austenitická ocel je extrémně odolná proti korozi a její snadné čištění jí předurčuje širokou škálu využití v domácnostech a v místech, kde je třeba důsledně dbát na hygienu.

Pro průmyslová užití se austenitická ocel velmi dobře tvaruje i svařuje a navíc lze využít vynikajících vlastností ve velkém spektru provozních teplot.

Jakosti a užití

304/304 – tato jakost je častou volbou pro nádoby a potrubí pro korozivní a extrémně korozivní kapaliny.

• průmysl: chemický, těžařský, potravinářský, farmaceutický (chirurgické nástroje)
• domácí použití: příbory, architektura, dřezy

318/316L – velmi podobná 304/304L, vyšší podíl molybdenu ještě zlepšuje antikorozní vlastnosti. Užití je stejné.

309/310 – více chromu a niklu oproti jakosti 304 vede k větší odolnosti proti oxidaci.

• průmysl: hutní či spalovací pece

321/316Ti – tato jakost se používá pro značnou odolnost vůči senzibilaci a korozi mezi zrny (intergranulární korozi). Najdeme ji zejména v extrémních teplotních podmínkách.

• průmysl: přídavné spalovače u letadel, přehřívače páry aj.

Feritická nerezová ocel

Tato velká kategorie nerezové oceli obsahuje minimálně 12 % chromu, téměř žádný uhlík a zásadně žádný nikl. Čím více chromu feritická ocel obsahuje, tím klesá její pevnost při žíhání. Důležitou roli hraje také velikost příměsi molybdenu a uhlíku:

• více molybdenu = vyšší kujnost
• více uhlíku = nižší kujnost

Jednou z hlavních předností feritických ocelí je jejich dlouhodobé odolávání koroznímu prostředí mořské vody. Oproti austenitické oceli si také mnohem lépe poradí s korozí za napětí (kterou jsme mj. probírali v jednom z předchozích článků zde). Je také velmi dekorativní a dobře kujná.

Stejně jako u austenitické není možné zvyšovat její pevnost ani tvrdost pomocí tepla. Kvůli struktuře feritické oceli také vznikají jisté tloušťkové limitace při tepelném opracovávání. Tento problém však vyřešila speciální jakost feritické oceli 3CR12 vyvinutá v Jihoafrické republice (více informací níže).

Jakosti a užití

409 – automobilový průmysl (výfuky, katalyzátory)

430 – kuchyňské vybavení, typicky dřezy, příbory a další potřeby

1.4509 (441) – nadprůměrná pevnost a teplotní odolnost (do 850 stupňů Celsia), je ideální do blízkosti automobilových motorů

3CR12 – již zmiňovaná cenově dostupná jakost, která je také odolná korozi a kujná. Hlavní využití najde ve velmi korozivních prostředích (těžařství, cukrovarský průmysl). Tuto jakost vyvinula jihoafrická firma Columbus Stainless a je ji možné opracovávat až na šířku 30 mm.

Martenzitická nerezová ocel

Tato kategorie oceli vzniká z rychlého ochlazení austenitické oceli. Je magnetická a její pevnost lze zvýšit teplem, obvykle kalením nebo temperováním. Martenzitická ocel neobsahuje nikl (kromě speciálních jakostí pro ještě větší tvrdost a pevnost) a používá se všude tam, kde je kladen důraz na extrémní pevnost.

Právě na úkor pevnosti má tento druh oceli mírně zhoršené antikorozní a kujné vlastnosti – ty však lze ovlivnit během výrobního procesu. Ocel se nejprve zahřeje na kritickou teplotu 870 stupňů Celsia a pak se krátce vystaví teplotám v rozsahu 149-371 stupňů Celsia. Hlavní výzvou pro výrobce je čelit nebezpečí křehnutí oceli během zpracovávání.

Dvě velké subkategorie martenzitické oceli se odvíjí od obsahu uhlíku – nízkoobsahové a vysokoobsahové (rozdíl mezi těmito dvěma kategoriemi představuje 0,15 % podílu uhlíku). Vysokoobsahové nelze vůbec svařovat, nízkoobsahové jen za jistých podmínek.

Jakosti a užití

Kromě energetického a chemického průmyslu se pevnost a tvrdost martenzitické oceli uplatní i u nožů, chirurgických nástrojů, čerpadel, parních turbín nebo kuličkových ložisek. Mezi obvyklé jakosti patří:

410 – obecný druh, zvládne mírně korozivní prostředí

420 – základní průmyslová varianta

420C – tepelně upravená jakost pro větší tvrdost (nože)

431 – velmi antikorozní a tvrdá (pumpy)

Duplexní nerezová ocel

Jinak nazývaná také austeniticko-feritická, duplexní ocel se snaží kombinovat vhodné vlastnosti z obou skupin pro využití ve speciálních případech. Obsahuje více chromu než ostatní kategorie nerezové oceli (18–28 %) a nikl do 8 %.

„Hybridní” vlastnosti se ovlivňují zejména přidáváním molybdenu (jehož podíl dosahuje 2,5–4 %), někdy také dusíku. Obvyklé příklady těchto „kompromisů” jsou:

• houževnatost – lepší než ryze feritická, horší než ryze austenitická
• odolnost korozi za napětí – lepší než ryze austenitická, horší než ryze feritická

Tuto ocel není vhodné používat za provozní teploty přes 700 stupňů Celsia, protože může

docházet k jejímu křehnutí. Naopak lze využít až dvojnásobné pevnosti v tahu.

Jakosti a užití

Duplexní ocel nalezne uplatnění zejména:

• na mořských pobřežích či přímo na moři (hlavně při mírně vyšších teplotách)
• odsolovacích zařízeních
• v petrochemických závodech
• ve výměnících tepla atd.

Mezi často používané jakosti patří:

S32550 – velmi pevná a odolná proti abrazi (mechanickému obrušování), vhodná pro svařování. Používá se ve vysoce korozivních oblastech s mořskou vodou/solemi nebo s kyselinami.

S31803 / S32205 – velká pevnost a ještě větší odolnost proti korozi než jakost 316L. Najdeme ji ve výměnících tepla, plynových čističích či v rafinérském vybavení.

S32304 –Odolává korozi podobně jako 316L, ale lépe si poradí s korozí za napětí. Používá se při stavbě lodí, v těžebním průmyslu či v energetickém a chemickém průmyslu (například při práci s kyselinou dusičnou).