Jak se označují šrouby z nerezové oceli?
Spojovací materiál z nerezové oceli získal svůj samovysvětlující název podle nerezové oceli, která se používá k jejich výrobě. Tento materiál má vysokou odolnost proti korozi v mnoha agresivních prostředích a při správném použití nebude tvořit korozi. V každodenním životě se nerezové oceli nebo výrobkům z ní vyrobeným často říká „nerez„nebo“nerezová ocel„.
Historie objevu nerezové oceli začíná na konci 18. století, kdy byla objevena první velká ložiska chrómu. Studie prokázaly, že má schopnost odolávat kyselinám. Pomocí tohoto objevu začali američtí a evropští vědci experimentovat s přidáváním chrómu do struktury oceli. Již na počátku 20. století bylo patentováno několik ocelí obsahujících chrom. Spory o to, kdo jako první objevil stabilní a funkční složení nerezové oceli, stále probíhají.
Široké používání nerezové oceli začalo s výrobou nádobí a nožů, které si rychle získaly oblibu. Nerezová ocel se úspěšně osvědčila a začala se používat ve vojenském průmyslu, konstrukci letadel a lodí. Nerezové díly se používaly u prvních letadel s kovovým trupem a také při konstrukci vojenské techniky za první světové války. V polovině 20. století již desítky továren po celém světě pracovaly na výrobě výrobků z nerezové oceli.
Podle moderní mezinárodní normy ISO 3506 a jejího ruského analogu GOST R ISO 3506 jsou spojovací prvky vyrobeny ze tří tříd nerezové oceli: austenitické, martenzitické a feritické. Každá z těchto tříd obsahuje třídy nerezové oceli, které se liší chemickým složením, vlastnostmi a podmínkami použití v agresivním prostředí. Pro většinu jakostí nerezové oceli podle ISO 3506 existují analogové třídy oblíbených národních norem: GOST (Rusko), DIN (Německo), AISI (USA). Při výběru spojovacích prvků jsou všechny tyto značky považovány za zaměnitelné.
Austenitická nerezová ocel.
Austenitická ocel – nejoblíbenější a nejuniverzálnější třída nerezové oceli. Ve srovnání s jinými třídami má austenitická nerezová ocel nejvyšší odolnost proti korozi, ale je o něco nižší v pevnosti. Vysoký obsah chrómu a niklu umožňuje odolávat korozi v mnoha agresivních prostředích (mořská voda, louhy, kyseliny atd.) a také činí tuto třídu nerezové oceli prakticky nemagnetickou. Kromě chrómu a niklu lze do struktury austenitické nerezové oceli přidat titan a niob. Tato nerezová ocel se nazývá stabilizovaná. To znamená, že ocelová konstrukce je stabilizovaná a nebude docházet k mezikrystalické korozi, která může vzniknout například v agresivním prostředí za zvýšených teplot. Rozsah použití austenitické oceli je velmi široký a závisí na konkrétních jakostech, které tato třída zahrnuje.
Značka A1:
Díky vysokému obsahu síry má tato třída menší odolnost proti korozi než jiné třídy austenitické oceli. Hlavními výhodami jsou však vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení třídy A1. Využívá se především k výrobě dílů pro strojírenství nebo pohyblivých spojů (čepy, závlačky, podložky běžné a pérové, ale i některé samořezné šrouby). Spojovací materiál vyrobený z třídy A1 je určen pro použití v mírně agresivním mokrém a suchém prostředí. Stojí za zvážení, že korozní odolnost A1 v kyselinách nebo prostředí obsahujících chlór (mořská voda, bazény atd.) nebude dostatečná.
Značka A2:
Ocel třídy A2 je nejoblíbenější a nejuniverzálnější nerezová ocel. V každodenním životě se A2 často nazývá „potravinářská ocel“, protože Oblibu si získal při výrobě nádobí a příborů. V současné době se drtivá většina spojovacích prvků z nerezové oceli vyrábí z třídy A2. Tato nerezová ocel je univerzální v použití, protože. lze jej použít venku, ve vodě, ve vlhkých prostorách, některých zásadách a nízkých koncentracích kyselin. Oceli této jakosti nejsou vhodné pro použití ve vysokých koncentracích kyselin nebo solí (mořská voda, bazény atd.). Oceli třídy A2 našly své uplatnění v potravinářském průmyslu, strojírenství a výrobě nástrojů.
Značka A3:
Ocel třídy A3 vychází z třídy A2. Do chemického složení se navíc přidává titan, stejně jako niob nebo tantal. To výrazně zlepšuje odolnost proti korozi při teplotách nad 350 °C, kdy konvenční A2 může vykazovat známky koroze. Spojovací materiál značky A3 není oblíbený, protože. použití této třídy oceli je relevantní pouze při zvýšených teplotách, kde se dává větší přednost spojovacímu materiálu z martenzitických žáruvzdorných ocelí.
Značka A4:
Struktura třídy A4 je podobná jako u třídy A2. Hlavním rozdílem je přídavek molybdenu do A4, který výrazně zvyšuje odolnost proti korozi v kyselinách a prostředí s obsahem chlóru (mořská voda, bazény). Ocel třídy A4 se nazývá kyselinovzdorná. Spojovací materiál vyrobený z třídy A4 může nejen nahradit spojovací materiál z třídy A2, ale může být použit také v oblastech s agresivnějšími provozními podmínkami: stavba lodí, chemický, papírenský, jaderný průmysl, stejně jako ropný a plynárenský průmysl.
Značka A5:
Ocel třídy A5 kombinuje nejlepší vlastnosti všech austenitických jakostí. K chemickému složení A5 se dodatečně přidává titan, stejně jako niob nebo tantal. To výrazně zvyšuje odolnost proti korozi při teplotách nad 350 °C, kdy konvenční A4 může vykazovat známky koroze a snížení pevnostních charakteristik. Spojovací materiál vyrobený z třídy A5 je k dispozici pouze v kalené verzi a je nejdražší a nejvzácnější náhradou za třídu A4.
Martenzitická nerezová ocel.
Tato třída nerezové oceli je méně odolná vůči agresivnímu prostředí kvůli vysokému obsahu železa a uhlíku. Martenzitická třída je však nejpevnější a nejtvrdší mezi třídami nerezové oceli. Všechny martenzitické třídy jsou magnetické. Některé druhy martenzitické oceli jsou žáruvzdorné a jsou schopny si zachovat své mechanické vlastnosti při vysokých teplotách (až 550°C).
Značka C1:
Nejoblíbenější třída martenzitické oceli. Má vysokou pevnost a tvrdost. Vyrábí se z něj žáruvzdorné spojovací prvky pro přírubové spoje a také samořezné šrouby pro kovové konstrukce. Tato značka je schopna zachovat své vlastnosti až do 550°C stupňů.
Značka C3:
Oceli C3 mají omezenou odolnost proti korozi, i když lepší než oceli C1. Spojovací materiál této značky má velmi úzké uplatnění, hlavně pro vysoce zatěžované díly, proto jsou vyráběny na zakázku.
Značka C4:
Spojovací prvky vyrobené z třídy C4 jsou poměrně vzácné a někdy se používají ve strojírenství pro konstrukce podléhající svařování. Vlastnosti této značky jsou podobné značce C1.
Feritická nerezová ocel.
Tato třída nerezové oceli se v poslední době používá velmi zřídka. Feritická ocel má o něco vyšší pevnost než austenitická ocel, ale znatelně horší odolnost proti korozi. Tato třída nerezové oceli je magnetická.
Označit F1:
Feritické nerezové spojovací prvky jsou vyrobeny z třídy F1, která se používá jako vzácná náhrada za třídy A2 a A3 při použití v prostředí s vysokým obsahem chlóru.
| Třída oceli | ocel podle GOST R ISO 3506 | Analogy podle DIN | Analogy podle GOST | Analogové podle AISI |
|---|---|---|---|---|
| austenitické | A1 | 1.4305 | 12H18H9 | 302 |
| A2 | 1.4301 1.4306 1.4303 | 08H18H10 04H18H10 03H18H11 06H18H11 03H18H12 | 304 304L 305 | |
| A3 | 1.4541 | 08X18H10T 12X18H9T 12X18H10T | 321 | |
| A4 | 1.4401 1.4404 1.4436 | 03H17H14M3 | 316 316L 319 | |
| A5 | 1.4571 | 08X17H13M2T 10X17H13M2T 10X17H13M3T | 316Ti | |
| Martenzitické | С1 | 1.4006 1.4021 | 12X13 20X13 | 410 420 |
| С3 | 1.4057 | 20H17H2 | 431 | |
| С4 | 1.4104 | 08Х17МН | 430F | |
| Feritický | F1 | 1.4016 | 12X17 | 430 |
Odolnost nerezové oceli.
Výrobky z nerezové oceli mají obdobně jako výrobky z uhlíkové oceli tzv. třídy pevnosti a třídy tvrdosti. U spojovacích prvků z nerezové oceli je pevnost regulována mezinárodní normou ISO 3506 (GOST R ISO 3506 v Ruské federaci).
Pevnostní parametry nerezových svorníků, šroubů a svorníků
| Třída oceli | ocel | Třída pevnosti | Doklad o výtěžnosti, MPa | Pevnost v tahu, MPa |
|---|---|---|---|---|
| austenitické | od A1 do A5 | 50 | 210 | 500 |
| 70 | 450 | 700 | ||
| 80 | 600 | 800 | ||
| Martenzitické | С1 | 50 | 250 | 500 |
| 70 | 410 | 700 | ||
| 110 | 820 | 1100 | ||
| С3 | 80 | 640 | 800 | |
| С4 | 50 | 250 | 500 | |
| 70 | 410 | 700 | ||
| Feritický | F1 | 45 | 250 | 450 |
| 60 | 410 | 600 |
Materiál a třídu pevnosti rychle zjistíte podle označení, která jsou na výrobcích.
Pevnostní parametry nerezových matic
| Třída oceli | ocel | Třída pevnosti | Zkušební zatížení, MPa | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Ořechy | Nízké ořechy | Ořechy | Nízké ořechy | ||
| austenitické | od A1 do A5 | 50 | 025 | 500 | 250 |
| 70 | 035 | 700 | 350 | ||
| 80 | 040 | 800 | 400 | ||
| Martenzitické | С1 | 50 | 025 | 500 | 250 |
| 70 | – | 700 | – | ||
| 110 * | 055 * | 1100 | 550 | ||
| С3 | 80 | 040 | 800 | 400 | |
| С4 | 50 | – | 500 | – | |
| 70 | 035 | 700 | 350 | ||
| Feritický | F1** | 45 | 020 | 450 | 200 |
| 60 | 030 | 600 | 300 | ||
* ořechy jsou kalené a temperované
**průměr matic od M24
Jak je vidět z tabulky, existují tzv. nízké ořechy, které mají své označení pevnostních tříd. Nízké matice zahrnují matice, jejichž výška se pohybuje od 0.5D (včetně) do 0.8D (nevčetně), kde D je průměr závitu matice. Běžné ořechy jsou ořechy s výškou 0.8D (včetně).
Zkušební zatížení v tabulce představuje bezpečné zatížení, při jehož odstranění nevznikne v matici zbytková deformace. U nízkých ořechů je tento parametr nižší než u běžných.
Označení pevnostní třídy a třídy nerezové oceli se provádí obdobně jako u nerezových šroubů. Existuje i alternativní značení materiálu matice, ve kterém je na bočních hranách vytvořen zářez (drážky). A2 – jedna řada drážek, A4 – dvě řady.
Pevnostní parametry nerezových stavěcích šroubů
Pojem pevnostní třídy se nepoužívá k označení pevnosti stavěcích šroubů z nerezové oceli. Hlavní mechanickou charakteristikou je třída tvrdosti. Označení stavěcích šroubů není nutné, protože nejčastěji neexistuje žádná požadovaná plocha povrchu pro jeho aplikaci. Rozpoznat značku a třídu tvrdosti bez dokladů bude velmi obtížný úkol.
| Stupnice tvrdosti | Třída tvrdosti | |
|---|---|---|
| 12H | 21H | |
| Jednotky tvrdosti | ||
| Vickers HV | Od 125 po 209 | Alespoň 210 |
| Podle Brinell NV | Od 123 po 213 | Alespoň 214 |
| Podle Rockwell HRB | Od 70 po 95 | Alespoň 96 |
Odolnost proti korozi nerezové oceli
Nerezová ocel je schopna zachovat si své antikorozní vlastnosti pouze za přítomnosti kyslíku, pod jehož vlivem se na povrchu nerezové oceli vytváří ochranná oxidová vrstva chrómu (chromoxidový film). Taková vrstva je schopna izolovat povrch kovu a zabránit jeho interakci s agresivními látkami. Vrstva se v přítomnosti kyslíku vždy sama zahojí, ale pokud je vrstva oxidu chrómu poškozena nebo zničena, nevyhnutelně dochází ke korozi. Existuje několik typů koroze nerezové oceli.
Štěrbinová koroze
Tato koroze se vyskytuje v mezerách mezi nerezovou ocelí a jiným materiálem, například těsněním, těsněním atd. V důsledku volného kontaktu nebo silné drsnosti povrchu může do mezer proniknout agresivní látka. Přístup kyslíku do takových míst je omezen a ochranná oxidová vrstva nerezové oceli bude agresivním prostředím zničena, bez schopnosti samohojení. Povrch kovu začne vlivem agresivní látky oxidovat a dojde ke korozi, která má za následek rez na povrchu a další destrukci nerezové oceli. Čím hladší je povrch výrobků a čím menší je mezera mezi nimi, tím menší je pravděpodobnost vzniku štěrbinové koroze. Často se vyskytuje na spojovacích prvcích používaných v mořské vodě, kde rychlost proudu a nedostatek kyslíku mohou urychlit procesy štěrbinové koroze.
Důlková (důlková) koroze
K tomuto typu koroze dochází nejčastěji v důsledku poškození povrchu nerezové oceli, kdy dochází k poškození ochranné oxidové vrstvy. Nechráněný povrch nerezové oceli začne interagovat s prostředím, což povede k tvorbě tmavých skvrn nebo teček. Pokud se neodstraní první známky koroze, vytvoří skvrny rezavé důlky s následnou destrukcí povrchu. Důlková koroze může také vzniknout z heterogenity struktury materiálu nebo z přítomnosti vměstků jiných látek v materiálu, k čemuž často dochází při porušení výrobní technologie. Zvýšená poréznost struktury, silná drsnost a přítomnost vodního kamene mohou také vyvolat tento typ koroze. Zvýšení teploty výrazně urychlí proces důlkové koroze.
Galvanická koroze
Každý kov má přirozeně určitý elektrický potenciál. Pokud se mezi kovy objeví vodivé prostředí, pak dochází k pohybu nabitých částic z jednoho kovu na druhý, tzn. mezi nimi vzniká proud. Kov, který daruje elektrony, bude zničen pomalu nebo rychle, ale ostatní kovy nepodléhají změnám. Vznikne tak galvanický pár. Existují přijatelné galvanické páry, jejichž reakce je velmi slabá a pomalá, a nepřijatelné, jejichž reakce rychle povede ke zničení jednoho z kovů. Pokud se bavíme o spojovacích prvcích z nerezové oceli, pak je nelze použít v konstrukcích, kde se může vyskytovat galvanický pár s mědí a jejími slitinami. Povrchové vrstvy nerezové oceli v takovém páru začnou rychle tvořit rez. Nedoporučuje se také používat nerez s hliníkem, ale toto doporučení platí pouze pro použití obou materiálů ve vlhkém prostředí nebo ve vodě. Zvýšení teploty urychluje procesy probíhající v galvanických párech, které mohou zhoršit průběh koroze.
Magnetické testování nerezových spojovacích prvků
Výrobky vyrobené z martenzitické a feritické nerezové oceli jsou magnetické. Výrobky z austenitické oceli mohou být také magnetické. Pokud je magnet přitahován k výrobkům třídy A1-A5, pak to není ukazatelem kvality materiálu. Svědčí o tom i mezinárodní norma ISO 3506 (v Ruské federaci GOST R ISO 3506). Podle normy jsou všechny spojovací prvky z austenitické nerezové oceli za normálních podmínek nemagnetické, ale některé magnetické vlastnosti se mohou objevit po opracování za studena nebo jiné mechanické úpravě. Každý materiál je charakteristický svou schopností magnetizace, to platí i pro nerezové oceli. Pouze vakuum může být zcela nemagnetické.
Závěr
V současné době jsou mezi spojovacími prvky z nerezové oceli nejoblíbenější výrobky vyrobené z austenitické oceli třídy A2 a A4, protože nejčastěji uspokojují potřeby zákazníků. Pro řešení složitějších problémů, kde je vyžadována vysoká pevnost, se používají výrobky vyrobené z martenzitické oceli C1, ale najít takové výrobky od dodavatelů bude mnohem obtížnější. Spojovací prvky vyrobené z feritické oceli třídy F1 se pro konkrétní zákaznický úkol používají velmi zřídka.