V metalurgii je nehrdzavejúca oceľ zliatina ocele s najmenej 10,5 % chrómu s alebo bez iných legujúcich prvkov a maximálne 1,2 % hmotnosti uhlíka.Nehrdzavejúce ocele, tiež známe ako nerezové ocele alebo inox z francúzskeho inoxidovateľné (neoxidovateľné), súoceľové zliatinyktoré sú veľmi dobre známe svojou odolnosťou proti korózii, ktorá sa zvyšuje so zvyšujúcim sa obsahom chrómu.Odolnosť proti korózii môže byť tiež zvýšená pridaním niklu a molybdénu.Odolnosť týchto kovových zliatin voči chemickým účinkom korozívnych činidiel je založená na pasivácii.Aby došlo k pasivácii a zostala stabilná, zliatina Fe-Cr musí mať minimálny obsah chrómu asi 10,5 % hmotn., nad ktorým môže dôjsť k pasivite a nižší je nemožný.Chróm možno použiť ako vytvrdzovací prvok a často sa používa s vytvrdzovacím prvkom, ako je nikel, aby sa dosiahli vynikajúce mechanické vlastnosti.

Duplexná nehrdzavejúca oceľ

Ako naznačuje ich názov, duplexné nehrdzavejúce ocele sú kombináciou dvoch hlavných typov zliatin.Majú zmiešanú mikroštruktúru austenitu a feritu, pričom cieľom je zvyčajne vytvoriť zmes 50/50, hoci v komerčných zliatinách môže byť pomer 40/60.Ich odolnosť proti korózii je podobná ich austenitickým náprotivkom, ale ich odolnosť proti korózii pod napätím (najmä koróznemu praskaniu chloridmi), pevnosť v ťahu a medza klzu (približne dvojnásobok medze klzu austenitickej nehrdzavejúcej ocele) sú vo všeobecnosti lepšie ako u austenitickej ocele. ročníkov.V duplexnej nehrdzavejúcej oceli je uhlík udržiavaný na veľmi nízkej úrovni (C < 0,03 %).Obsah chrómu sa pohybuje od 21,00 do 26,00 %, obsah niklu sa pohybuje od 3,50 do 8,00 % a tieto zliatiny môžu obsahovať molybdén (až 4,50 %).Húževnatosť a ťažnosť vo všeobecnosti spadajú medzi austenitické a feritické triedy.Druhy duplexov sa zvyčajne delia do troch podskupín na základe ich odolnosti proti korózii: chudý duplex, štandardný duplex a superduplex.Superduplexné ocele majú v porovnaní so štandardnými austenitickými oceľami zvýšenú pevnosť a odolnosť voči všetkým formám korózie.Bežné použitie zahŕňa námorné aplikácie, petrochemické závody, odsoľovacie závody, výmenníky tepla a papierenský priemysel.Ropný a plynárenský priemysel je dnes najväčším používateľom a presadzoval vyššiu odolnosť voči korózii, čo viedlo k vývoju superduplexných ocelí.

Odolnosť nehrdzavejúcej ocele proti chemickým účinkom korozívnych činidiel je založená na pasivácii.Aby došlo k pasivácii a zostala stabilná, zliatina Fe-Cr musí mať minimálny obsah chrómu asi 10,5 % hmotn., nad ktorým môže dôjsť k pasivite a nižší je nemožný.Chróm možno použiť ako vytvrdzovací prvok a často sa používa s vytvrdzovacím prvkom, ako je nikel, aby sa dosiahli vynikajúce mechanické vlastnosti.

Duplexné nehrdzavejúce ocele – SAF 2205 – 1.4462

Bežnou duplexnou nehrdzavejúcou oceľou je SAF 2205 (ochranná známka spoločnosti Sandvik pre duplexnú (feriticko-austenitickú) nehrdzavejúcu oceľ 22Cr), ktorá zvyčajne obsahuje 22 % chrómu a 5 % niklu.Má vynikajúcu odolnosť proti korózii a vysokú pevnosť, 2205 je najpoužívanejšia duplexná nehrdzavejúca oceľ.Aplikácie SAF 2205 sú v nasledujúcich odvetviach:

• Doprava, skladovanie a chemické spracovanie
• Zariadenie na spracovanie
• Vysoký obsah chloridov a morské prostredie
• Prieskum ropy a zemného plynu
• Papierenské stroje

Vlastnosti duplexnej nehrdzavejúcej ocele

Vlastnosti materiálu sú intenzívne vlastnosti, čo znamená, že sú nezávislé od množstva hmoty a môžu sa kedykoľvek meniť z miesta na miesto v systéme.Náuka o materiáloch zahŕňa štúdium štruktúry materiálov a ich spojenie s ich vlastnosťami (mechanickými, elektrickými atď.).Keď materiálový vedec vie o tejto korelácii štruktúry a vlastnosti, môže pokračovať v štúdiu relatívneho výkonu materiálu v danej aplikácii.Hlavnými determinantmi štruktúry materiálu a tým aj jeho vlastností sú chemické prvky, z ktorých pozostáva, a spôsob, akým bol spracovaný do konečnej podoby.

Mechanické vlastnosti duplexnej nehrdzavejúcej ocele

Materiály sa často vyberajú pre rôzne aplikácie, pretože majú požadované kombinácie mechanických vlastností.Pre konštrukčné aplikácie sú vlastnosti materiálu rozhodujúce a inžinieri ich musia brať do úvahy.

Pevnosť duplexnej nehrdzavejúcej ocele

V mechanike materiálov jepevnosť materiáluje jeho schopnosť odolávať aplikovanému zaťaženiu bez porušenia alebo plastickej deformácie.Pevnosť materiálov zohľadňuje vzťah medzi vonkajším zaťažením pôsobiacim na materiál a výslednou deformáciou alebo zmenou rozmerov materiálu.Pevnosť materiálu je jeho schopnosť odolávať tomuto zaťaženiu bez porušenia alebo plastickej deformácie.

Konečná pevnosť v ťahu

Maximálna pevnosť v ťahu duplexnej nehrdzavejúcej ocele – SAF 2205 je 620 MPa.

Thekonečná pevnosť v ťahuje maximum na strojárstvekrivka napätie-deformácia.To zodpovedá maximálnemu napätiu, ktoré znáša konštrukcia v ťahu.Konečná pevnosť v ťahu sa často skracuje na „pevnosť v ťahu“ alebo „maximálna pevnosť“.Ak je toto napätie aplikované a udržiavané, dôjde k zlomenine.Často je táto hodnota výrazne vyššia ako medza klzu (až o 50 až 60 percent vyššia ako medza klzu pre niektoré druhy kovov).Keď tvárny materiál dosiahne svoju konečnú pevnosť, dochádza k jeho zužovaniu, kde sa plocha prierezu lokálne zmenšuje.Krivka napätie-deformácia neobsahuje vyššie napätie ako konečná pevnosť.Aj keď sa deformácie môžu naďalej zvyšovať, napätie zvyčajne klesá po dosiahnutí konečnej pevnosti.Je to intenzívna vlastnosť;preto jej hodnota nezávisí od veľkosti skúšobného telesa.Závisí to však od iných faktorov, ako je príprava vzorky, prítomnosť alebo neprítomnosť povrchových defektov a teplota testovacieho prostredia a materiálu.Konečná pevnosť v ťahu sa pohybuje od 50 MPa pre hliník až po 3000 MPa pre veľmi vysokopevnostnú oceľ.

Medza klzu

Medza klzu duplexnej nehrdzavejúcej ocele – SAF 2205 je 440 MPa.

Themedza klzuje bod na akrivka napätie-deformáciaktorý udáva hranicu elastického správania a počiatočné plastické správanie.Medza klzu alebo medza klzu je vlastnosť materiálu definovaná ako napätie, pri ktorom sa materiál začína plasticky deformovať.Naproti tomu medza klzu je bod, kde začína nelineárna (elastická + plastická) deformácia.Pred medzou klzu sa materiál elasticky deformuje a po odstránení aplikovaného napätia sa vráti do pôvodného tvaru.Po dosiahnutí medze klzu bude určitá časť deformácie trvalá a nevratná.Niektoré ocele a iné materiály vykazujú správanie nazývané jav medze klzu.Medze klzu sa pohybujú od 35 MPa pre hliník s nízkou pevnosťou po viac ako 1400 MPa pre oceľ s vysokou pevnosťou.

Youngov modul pružnosti

Youngov modul pružnosti duplexnej nehrdzavejúcej ocele – SAF 2205 je 200 GPa.

Youngov modul pružnostije modul pružnosti pre ťahové a tlakové napätie v lineárnom režime pružnosti jednoosovej deformácie a zvyčajne sa posudzuje ťahovými skúškami.Až do medzného napätia bude telo schopné obnoviť svoje rozmery po odstránení záťaže.Aplikované napätia spôsobujú, že atómy v kryštáli sa pohybujú z ich rovnovážnej polohy a všetkyatómovsú posunuté o rovnakú mieru a zachovávajú si svoju relatívnu geometriu.Po odstránení napätia sa všetky atómy vrátia do svojich pôvodných polôh a nedôjde k trvalej deformácii.PodľaHookov zákonnapätie je úmerné deformácii (v elastickej oblasti) a sklon je Youngov modul.Youngov modul sa rovná pozdĺžnemu napätiu vydelenému deformáciou.

Tvrdosť duplexnej nehrdzavejúcej ocele

Tvrdosť podľa Brinella duplexných nerezových ocelí – SAF 2205 je cca 217 MPa.

Vo vede o materiáloch,tvrdosťje schopnosť odolať povrchovému vtlačeniu (lokalizovanej plastickej deformácii) a poškriabaniu.Tvrdosť je pravdepodobne najslabšie definovanou vlastnosťou materiálu, pretože môže naznačovať odolnosť voči poškriabaniu, oderu, vtlačeniu alebo dokonca odolnosť voči tvarovaniu alebo lokalizovanej plastickej deformácii.Tvrdosť je dôležitá z technického hľadiska, pretože odolnosť proti opotrebovaniu buď trením alebo eróziou parou, olejom a vodou sa vo všeobecnosti zvyšuje s tvrdosťou.

Skúška tvrdosti podľa Brinellaje jedným z testov tvrdosti vtlačenia vyvinutých na testovanie tvrdosti.Pri Brinellových testoch sa tvrdý, sférický indentor vtlačí pod špecifickým zaťažením do povrchu testovaného kovu.Typický test používa kalenú oceľovú guľôčku s priemerom 10 mm (0,39 palca) ako indentor so silou 3 000 kgf (29,42 kN; 6 614 lbf).Záťaž je udržiavaná konštantná počas stanoveného času (medzi 10 a 30 s).Pre mäkšie materiály sa používa menšia sila;pri tvrdších materiáloch je oceľová guľôčka nahradená guľôčkou z karbidu volfrámu.

Skúška poskytuje číselné výsledky na kvantifikáciu tvrdosti materiálu, ktorá je vyjadrená Brinellovým číslom tvrdosti – HB.Číslo tvrdosti podľa Brinella označujú najčastejšie používané skúšobné normy (ASTM E10-14[2] a ISO 6506–1:2005) ako HBW (H od tvrdosti, B od Brinella a W od materiálu indentoru, volfrámu (wolfram) karbid).V predchádzajúcich normách sa HB alebo HBS používali na označenie meraní uskutočnených s oceľovými indentormi.

Číslo tvrdosti podľa Brinella (HB) je zaťaženie delené plochou povrchu vtlačenia.Priemer odtlačku sa meria mikroskopom s prekrytou stupnicou.Číslo tvrdosti podľa Brinella sa vypočíta z rovnice:

Bežne sa používajú rôzne testovacie metódy (napr. Brinell,Knoop,Vickers, aRockwell).K dispozícii sú tabuľky, ktoré korelujú čísla tvrdosti z rôznych skúšobných metód, kde je korelácia použiteľná.Vo všetkých mierkach predstavuje vysoké číslo tvrdosti tvrdý kov.

Tepelné vlastnosti duplexnej nehrdzavejúcej ocele

Tepelné vlastnosti materiálov sa týkajú reakcie materiálov na ich zmenyteplotaa aplikáciateplo.Ako pevná látka absorbujeenergievo forme tepla stúpa jeho teplota a zväčšujú sa jeho rozmery.Rôzne materiály však reagujú na pôsobenie tepla odlišne.

Tepelná kapacita,tepelná rozťažnosť, atepelná vodivosťsú často kritické pri praktickom použití pevných látok.

Bod topenia duplexnej nehrdzavejúcej ocele

Bod tavenia duplexnej nehrdzavejúcej ocele – ocele SAF 2205 je okolo 1450°C.

Vo všeobecnosti je topenie fázovou zmenou látky z pevnej do kvapalnej fázy.Thebod topenialátky je teplota, pri ktorej dochádza k tejto fázovej zmene.Teplota topenia tiež definuje stav, kedy tuhá látka a kvapalina môžu existovať v rovnováhe.

Tepelná vodivosť duplexnej nehrdzavejúcej ocele

Tepelná vodivosť duplexných nerezových ocelí – SAF 2205 je 19 W/(m. K).

Charakteristiky prenosu tepla pevného materiálu sa merajú pomocou vlastnosti nazývanejtepelná vodivosť, k (alebo λ), merané vo W/mK Meria schopnosť látky prenášať teplo cez materiálvedenie.Poznač si toFourierov zákonplatí pre všetku hmotu bez ohľadu na jej skupenstvo (tuhá látka, kvapalina alebo plyn).Preto je definovaný aj pre kvapaliny a plyny.

Thetepelná vodivosťväčšiny kvapalín a pevných látok sa mení s teplotou a v prípade pár závisí aj od tlaku.Všeobecne:

Väčšina materiálov je takmer homogénna, preto môžeme zvyčajne písať k = k (T).Podobné definície sú spojené s tepelnou vodivosťou v smere y a z (ky, kz), ale pre izotropný materiál je tepelná vodivosť nezávislá od smeru prenosu, kx = ky = kz = k.