Nerezová ocel je slitina na bázi železa s obsahem chrómu nejméně 10,5 procenta. Je široce používána kvůli své dobré odolnosti proti korozi a vysokým teplotám. Když obsah chrómu dosáhne 10,5 procenta, na povrchu oceli se vytvoří vrstva oxidu bohatého na chrom, která se nazývá pasivační vrstva nebo pasivační film. Tato fólie chrání nerezovou ocel před korozí jako běžná ocel. Pasivace je chemický proces, při kterém se na povrchu nerezového vrutu vytváří stabilní ochranná vrstva oxidu chrómu. Podle složení, a s tím souvisejících vlastností, se nerezová ocel dělí na několik typů, které jsou k dostání v různých jakostech.
Typy nerezových ocelí
Nerezová ocel se dělí do pěti kategorií, které jsou klasifikovány podle krystalové struktury (atomového uspořádání) a tepelného zpracování:
- Austenitická nerezová ocel
- Feritická nerezová ocel
- Duplexní nerezová ocel (se smíšenou strukturou feritu a austenitu)
- Martenzitická nerezová ocel
- Precipitačně kalená nerezová ocel
Nerezová ocel má tři hlavní fáze: austenit, ferit a martenzit. Skupina krystalů se stejnou krystalovou strukturou v kovu se nazývá fáze.
Charakteristika feritické nerezové oceli
Mikrostruktura feritické nerezové oceli je feritová fáze. Krystalová struktura feritové fáze je krychlová struktura centrovaná na tělo (bcc), s jedním atomem v každém rohu a středu krychle. Feritická nerezová ocel má nízký nebo žádný obsah niklu a je feromagnetická. Nedostatek drahého niklu v obsahu feritické oceli se promítá do její nízké ceny. Nelze jej vytvrdit tepelným zpracováním. Feromagnetické vlastnosti tohoto typu nerezové oceli jsou podobné vlastnostem uhlíkové oceli. Feritická nerezová ocel má dobrou pevnost a odolnost proti chloridovému koroznímu praskání je mnohem lepší než standardní austenitická nerezová ocel řady 300. Jejich tvarovatelnost a svařitelnost jsou však špatné. Jejich houževnatost není tak dobrá jako u austenitické nerezové oceli a bude klesat s rostoucí tloušťkou průřezu. S poklesem teploty bude feritická nerezová ocel vykazovat zřejmý přechod tvárný-křehký.
Feritická ocel se vyznačuje nepřítomností niklu v chemickém složení. Obsahuje však minimálně 10,5 % chromu. Dalšími prvky, které tvoří slitinu, jsou molybden, hliník a titan. Název této nerezové oceli je odvozen od struktury feritu, kterou není možné přeměnit na austenit ani martenzitickou ocel. Minimální podíl chromu je zhruba 12 %, ale některé varianty obsahují až 30 % tohoto prvku. Jedná se o typ oceli, který úspěšně odolává působení mořské vody i korozi za napětí.
Čtěte také: Výhody nerezových bran
Rozdělení feritických ocelí podle obsahu chrómu
Feritické nerezové oceli se dále dělí do několika skupin podle obsahu chrómu a dalších legujících přísad:
- Skupina I: Obsahuje až 14 % chrómu, který poskytuje ochranu proti korozi. Tato skupina zahrnuje druhy oceli podle normy AISI: 409, 410, 410L, 420. Nízký obsah chromu se promítá do nízké ceny těchto druhů. Používají se v prostředí, ve kterém nedochází ke kontaktu s vodou.
- Skupina II: Mezi nejpopulárnější feritické oceli patří ocel skupiny II a typ 430. Podíl druhu na světové produkci činí 48 %. Obsahuje až 18 % chrómu, vykazuje dobrou odolnost vůči korozi, a proto se používá v prostředích vyžadujících zvýšenou odolnost vůči korozi - např. v aplikacích, ve kterých dochází ke kontaktu s vodou.
- Skupina III: Zahrnuje oceli obsahující legující přísady, jako je titan a niob, které zajišťují lepší svařitelnost a tažnost. Rozlišujeme typy 430Ti, 439, 441. Ocel nachází podobné uplatnění jako skupina II.
- Skupina IV a V: Oceli zařazené do těchto skupin se vyznačují obsahem chrómu od 18 % do 30 %. Obsahují také přídavek molybdenu, který zajišťuje nejvyšší odolnost vůči korozi.
Použití feritických nerezových ocelí
Díky svému složení a vlastnostem nachází feritická nerezová ocel široké využití v průmyslu. Používá se především v automobilovém a potravinářském průmyslu a také v ropném a koksárenském průmyslu. Feritická ocel je také vhodná pro aplikace, kde je potřeba odolnost proti chloridovému koroznímu praskání, jako například v některých konstrukcích vystavených mořské vodě.
Feritické nerezové oceli s feritickou strukturou mají dobré mechanické vlastnosti. Jsou materiálem s vysokou mezí kluzu, snadněji se řežou a opracovávají, mají dobrou tepelnou vodivost, vykazují větší odolnost vůči koroznímu praskání způsobenému chloridy než austenitické oceli. Základní vlastností této oceli je také magnetičnost.
Srovnání s jinými typy nerezových ocelí
Austenitická nerezová ocel
Charakteristickým znakem austenitické nerezové oceli je, že metalografická struktura je převážně austenitická. Krystalová struktura austenitové fáze je plošně centrovaná krychlová (fcc) struktura, to znamená, že v každém rohu a středu každé strany krychle je atom. Austenitická nerezová ocel nemá žádný magnetismus, střední mez kluzu, vysokou rychlost mechanického kalení, vysokou pevnost v tahu, dobrou plasticitu a vynikající houževnatost při nízkých teplotách. Na rozdíl od jiných korozivzdorných ocelí se houževnatost austenitických korozivzdorných ocelí snižuje pomalu s poklesem teploty. Austenitická nerezová ocel má dobrou svařitelnost a lze z ní vyrobit různé složité tvary. Tuto řadu nerezových ocelí nelze kalit ani zpevňovat tepelným zpracováním, ale lze je zpevnit tvářením za studena nebo kalením. Řada 300 nebo standardní austenitická nerezová ocel obecně obsahuje 8 % ~ 11 % niklu a 16 % ~ 20 % chrómu. Mikrostruktura vysoce výkonné austenitické nerezové oceli je celá austenitická fáze bez feromagnetismu.
Standardním materiálem s vysokou odolností vůči korozi v přirozeném prostředí je austenitická chromniklová ocel AISI 304. Má výbornou kujnost, je snadno leštitelná, tvárná a svářitelná a využívá se také při obrábění. Velmi oblíbená je i austenitická chromniklmolybdenová ocel AISI 316. Díky obsahu molybdenu ale ještě lépe odolá korozi, a to i bez dodatečné tepelné úpravy. Je ideálním materiálem pro přístroje, nástroje nebo konstrukční díly vystavené náročným podmínkám, zejména působení vody a vzduchu.
Čtěte také: Montáž nerezových kotev
Martenzitická nerezová ocel
Mikrostruktura martenzitické nerezové oceli je převážně martenzit, který může obsahovat malé množství sekundárních fází, jako je ferit, austenit a karbid. Martenzitická nerezová ocel je feromagnetická a podobná uhlíkové oceli. Konečná tvrdost závisí na konkrétním tepelném zpracování. Martenzitická nerezová ocel má vysokou pevnost, dobrou odolnost proti opotřebení, špatnou houževnatost a vysokou přechodovou teplotu tažnost-křehkost. Jsou obtížně svařitelné a obecně vyžadují tepelné zpracování po svařování. Obsah chrómu v martenzitické nerezové oceli není příliš vysoký. Některé prvky chromu se vysrážejí ve formě karbidů, což má za následek nízkou odolnost proti korozi, obecně nižší než u standardní austenitické nerezové oceli 304/304L. Vysoce pevná a magnetická je martenzitická ocel, která se vyrábí zchlazením austenitické oceli. Má ale nižší korozivzdornost i tažnost a pro sváření je vhodná jen za určitých podmínek a pouze v případě, že se jedná o nízkouhlíkovou variantu.
Duplexní nerezová ocel
Duplexní nerezová ocel se skládá z feritové fáze a austenitové fáze, z nichž každá představuje asi polovinu. Duplexní nerezová ocel má mnoho vlastností austenitické a feritické nerezové oceli. Ačkoli tepelné zpracování nemůže takové oceli vytvrdit, jejich mez kluzu je obvykle dvakrát vyšší než u standardní austenitické nerezové oceli a jejich magnetická přitažlivost je úměrná objemovému podílu feritové fáze. Tento materiál spojuje vlastnosti austenitické a feritické oceli. Vzniká tak dvoufázová směs, která má vysokou pevnost v tahu a dostatečnou odolnost proti mechanickému poškození a korozi, dokonce i v kyselém prostředí. Jen tvářitelnost za studena je horší. Ve srovnání s feritickou ocelí, plasticita, houževnatost, nedochází ke křehnutí při pokojové teplotě, odolnost proti mezikrystalové korozi a svařovací výkon jsou výrazně zlepšeny, přičemž si také zachovává křehkost feritické nerezové oceli 475 stupňů a vysokou tepelnou vodivost. Ve srovnání s austenitickou nerezovou ocelí se výrazně zlepšila vysoká pevnost a odolnost vůči mezikrystalové korozi a korozi způsobené chloridy.
Precipitačně kalená nerezová ocel
Precipitační kalení (PH) nerezová ocel může být také zpevněna tepelným zpracováním. Základní vlastností tohoto typu nerezové oceli je, že její částečné zpevnění je dosaženo precipitačním mechanismem. Jemné intermetalické precipitáty se vyrábějí tepelným zpracováním stárnutím, aby se zlepšila pevnost. Díky vysokému obsahu chrómu má precipitační kalená nerezová ocel lepší odolnost proti korozi než martenzitická nerezová ocel a je vhodná pro vysoce pevné aplikace vyžadující dobrou odolnost proti korozi.
Legující prvky a jejich vliv
Legující prvky ovlivňují vztah fázové rovnováhy a mají silný vliv na stabilitu austenitové, feritové a martenzitické fáze. Prvky přidávané do nerezové oceli lze rozdělit na prvky tvořící feritovou fázi nebo prvky tvořící austenitickou fázi. Fázová rovnováha závisí na chemickém složení, teplotě žíhání a rychlosti ochlazování oceli. Ferit tvořící prvky přispívají k tvorbě feritové fáze, zatímco austenit tvořící prvky podporují tvorbu austenitové fáze.
Přehled legujících prvků tvořících fáze
| Prvky tvořící feritovou fázi | Prvky tvořící austenitickou fázi |
|---|---|
| Chrom (Cr) | Nikl (Ni) |
| Molybden (Mo) | Mangan (Mn) |
| Titan (Ti) | Dusík (N) |
| Niob (Nb) | Uhlík (C) |
| Vanad (V) | Měď (Cu) |
| Křemík (Si) |
Schaefflerův strukturní diagram odráží vztah mezi chemickým složením nerezové oceli a očekávanou fázovou strukturou ve stavu tuhnutí, jak je patrné z mikrostruktury svaru. Tímto způsobem mohou uživatelé předpovídat fázovou rovnováhu na základě daného chemického složení.
Čtěte také: Jak namontovat nerezové sloupky
Nerezové vruty pro terasové konstrukce
Kvalitní terasové vruty jsou základem dlouhodobé stability a odolnosti dřevěné terasy. Pro instalaci terasy se používají speciální vruty z nerezové oceli různých tříd odolnosti (C2, A2, A4) - od měkkého dřeva až po extra odolná řešení pro drsné nebo agresivní prostředí. Při volbě spojovacího materiálu pro stavbu terasy je třeba brát zřetel na použitý druh dřeviny, ze které bude pochozí část vyrobena a na působení okolních vlivů.
Terasové vruty z nerezové oceli C2 (AISI 410)
Vruty z nerezové oceli C2 jsou vyrobeny z kalené nerezové oceli a poskytují výjimečnou kombinaci pevnosti a odolnosti proti korozi. Jsou ideální volbou pro instalaci dřevěných palub z měkkého a středně tvrdého dřeva, jako je červený smrk, borovice, sibiřský modřín nebo thermowood. Pasivovaná nerezová ocel C2 má lepší ochranu proti korozi než standardní ocel C1. Vruty C2 odolávají náročnějším povětrnostním podmínkám bez předčasné koroze. Kalená ocel C2 dosahuje až o 60 % vyššího točivého momentu než běžné vruty z nerezové oceli. To znamená menší riziko zkroucení hlavy a spolehlivější utažení spojů. Vruty C2 jsou spolehlivým řešením pro většinu venkovních dřevěných konstrukcí - terasy, dřevěné fasády nebo altány. Vynikají dlouhodobou pevností spojů a odolností proti povětrnostním vlivům. Omezení: Vruty C2 se nedoporučují pro použití v prostředí s vysokým obsahem chlóru nebo soli (např. bazény) nebo pro montáž velmi tvrdých nebo exotických dřevin - v těchto případech je vhodnější vyšší třída nerezové oceli (A4).
Terasové vruty z nerezové oceli A2 (AISI 304)
Vruty z nerezové oceli A2 jsou vyrobeny z austenitické nerezové oceli třídy 304, která má ve srovnání s ocelí C2 vyšší odolnost proti korozi. Díky tomu jsou vruty A2 ideální pro použití v běžných venkovních podmínkách a hodí se také do řady tvrdých nebo exotických dřevin, jako je ipe nebo bangkirai. Materiál A2 má nízkou odolnost vůči kyselinám a solím. Vruty A2 nejsou určeny do extrémně agresivního prostředí s vysokým obsahem soli nebo chlóru. V okolí bazénů, mořské vody nebo lázní může ocel A2 časem korodovat, proto je v takových případech lepší sáhnout po vrutech z nerezové oceli A4 s ještě vyšší odolností.
Terasové vruty z nerezové oceli A4 (AISI 316)
Terasové vruty z nerezové oceli A4 jsou určeny pro nejnáročnější podmínky a poskytují nejvyšší ochranu proti korozi. Jedná se o austenitickou nerezovou ocel (jakost 316) se zvýšenou odolností proti chemikáliím a solím - proto jsou šrouby A4 ideální pro terasy v extrémních podmínkách. Typické použití je v okolí bazénů, na pobřežních terasách vystavených mořské soli nebo ve velmi vlhkém prostředí. Kromě výjimečné odolnosti proti korozi se vruty A4 vyznačují vysokou pevností v tahu a smyku, takže spoje odolávají nejen korozi, ale i mechanickému namáhání a namáhání dřevem. Tyto vruty se doporučují pro montáž tvrdých a exotických dřevin, jako je garapa, massaranduba, bangkirai nebo ipe. Jak materiál A2, tak A4 není vhodný pro použití v prostředí s obsahem chlóru, např. bazény. U dřevin bohatých na třísloviny (dub, akát) je bezpodmínečně nutné použít nerezovou ocel A4, protože ocel A4 je velmi odolná vůči kyselinám.
Barevné terasové vruty
Barevné vruty jsou elegantním řešením, pokud chcete dosáhnout nenápadného vzhledu terasy nebo fasády. Nejčastěji jsou v nabídce vruty v černé a hnědé barvě nebo ve speciálním odstínu ANTIK (patinovaný bronz). Barevné šrouby jsou stále vyrobeny z vysoce kvalitní nerezové oceli (zejména kalené nerezové oceli C2 nebo nerezové oceli A2) a mají pouze upravenou barvu povrchu, která odpovídá dřevu. Povrchová úprava je odolná, neloupe se a zachovává si vysokou ochranu proti korozi.
Speciální vruty pro terasy
- Boční kotvení terasových prken (systém Eurotec 50X): Pokud chcete zcela skryté upevnění bez viditelných hlavic, je vhodným řešením boční kotevní systém Eurotec 50X. Vruty se nešroubují shora, ale z boku desky, takže na pochozí ploše terasy nejsou vidět žádné hlavičky.
- Vruty pro hliníkové konstrukce teras: Pro dřevěné terasy upevněné na hliníkovém roštu se používají speciální terasové vruty, které spolehlivě spojí dřevěné prkno s hliníkovým nosníkem. Tyto vruty mají upravený závit a ostrý hrot uzpůsobený k zavrtání do hliníkového profilu.
- Vruty pro WPC/kompozitní terasy: Desky WPC se obvykle montují pomocí skrytých úchytů v drážkách. Pokud je však třeba prkno přišroubovat shora, použijte speciální vruty WPC, které jsou přizpůsobeny tvrdému kompozitu.
- Speciální vruty do měkkého dřeva (Terrassotec, Terrix): Pro terasy z měkkých jehličnanů (např. smrk, borovice, červený smrk) se osvědčily speciální terasové vruty vyvinuté tak, aby zabránily štěpení dřeva a zajistily pevnost spojů i v méně hustých dřevních vláknech.
Doporučení pro montáž
Při spojování vruty je nutné dodržovat minimální vzdálenosti od zatíženého i nezatíženého okraje/konce dřeva tak, jak stanovuje norma ČSN EN 1995-1-1. Předvrtání a zahloubení doporučujeme u pohledových spojů a při používání vrutů z austenitických ocelí (nerez A2, A4, A5). Vruty z austenitických ocelí mají sice dobrou korozní odolnost, ale velmi špatné mechanické vlastnosti. Budeme-li je chtít použít bez předvrtání, pak je riziko ukroucení vrutů i u měkkých dřevin poměrně vysoké a u tvrdých dřevin je ukroucení vrutů téměř jisté. Předvrtání zajistí bezpečné zašroubování vrutů a zabrání prasknutí dřeva.
tags: #nerezove #feriticke #vruty #informace