Nerezová ocel

Rozbalit box

Obsah boxu

Nerezová ocel, odborně nazývaná korozivzdorná ocel a hovorově známá také jako nerez nebo inox, je vysocelegovaná ocel se zvýšenou odolností proti korozi. Této vlastnosti je dosaženo především díky přítomnosti prvku chromu v minimálním množství 10,5 %. Chrom na povrchu oceli reaguje s kyslíkem a vytváří tenkou, neviditelnou, ale velmi odolnou pasivní vrstvu oxidu chromitého, která materiál chrání před korozivními vlivy prostředí. Tato ochranná vrstva má navíc schopnost se při poškození (např. poškrábání) sama obnovovat.

Díky své odolnosti, pevnosti, hygienickým vlastnostem a estetickému vzhledu nachází nerezová ocel široké uplatnění v mnoha odvětvích, včetně stavebnictví, potravinářského a chemického průmyslu, medicíny, výroby domácích spotřebičů a v architektuře.

📜 Historie

Ačkoliv slitiny železa odolné proti korozi byly pozorovány již dříve, za skutečný vynález nerezové oceli je považován rok 1912. Tento objev je připisován anglickému metalurgovi Harrymu Brearleymu ze Sheffieldu, který při experimentování s ocelovými slitinami pro hlavně střelných zbraní zjistil, že slitina s obsahem 12,8 % chromu a 0,24 % uhlíku nekoroduje působením kyseliny dusičné.

Následný vývoj ve 20. letech 20. století, zejména v Německu ve firmě Krupp, vedl k objevu austenitické nerezové oceli přidáním niklu (známé jako "18/8" nebo typ 304), což dále zlepšilo její korozní odolnost a mechanické vlastnosti. Tento typ oceli se stal nejrozšířenějším a položil základ pro moderní využití nerezových ocelí.

🔬 Chemické složení a vlastnosti

Klíčovým prvkem definujícím nerezovou ocel je chrom (Cr), jehož obsah musí být nejméně 10,5–12 %. Se stoupajícím obsahem chromu se zvyšuje i odolnost oceli. Kromě chromu se pro modifikaci vlastností přidávají další legující prvky:

• Nikl (Ni): Zlepšuje odolnost proti korozi, houževnatost a tvárnost. Je klíčový pro vznik austenitické struktury.
• Molybden (Mo): Výrazně zvyšuje odolnost proti důlkové a štěrbinové korozi, zejména v prostředí s chloridy (např. mořská voda).
• Mangan (Mn): Zvyšuje pevnost a tvrdost a může částečně nahrazovat nikl jako austenitotvorný prvek.
• Uhlík (C): Zvyšuje tvrdost a pevnost, ale jeho vyšší obsah může snižovat odolnost proti mezikrystalické korozi, pokud není ocel stabilizována.
• Dusík (N): Zvyšuje pevnost a odolnost proti důlkové korozi.
• Titan (Ti) a Niob (Nb): Stabilizují ocel proti mezikrystalické korozi vázáním uhlíku do karbidů, což je důležité při svařování.

Mezi hlavní výhody nerezové oceli patří:

• Vysoká odolnost proti korozi: Hlavní přednost materiálu.
• Pevnost a tvrdost: Materiál má vysokou mechanickou odolnost.
• Hygienické vlastnosti: Hladký a neporézní povrch zabraňuje ulpívání bakterií a snadno se čistí, což je klíčové pro potravinářství a zdravotnictví.
• Dlouhá životnost: Díky minimálnímu opotřebení a nízkým nárokům na údržbu.
• Estetický vzhled: Moderní a čistý vzhled je ceněn v architektuře a designu.
• Recyklovatelnost: Nerezová ocel je 100% recyklovatelná bez ztráty kvality. Až 90 % nerezové oceli lze recyklovat.

🔩 Typy nerezové oceli

Nerezové oceli se dělí do čtyř základních skupin podle své krystalové mikrostruktury.

Austenitická nerezová ocel

Toto je nejběžněji používaný typ nerezové oceli, tvořící více než 70 % celkové produkce. Obsahuje typicky 16–26 % chromu a 8–22 % niklu. Je nemagnetická (ačkoliv po tváření za studena může vykazovat slabý magnetismus), má vynikající odolnost proti korozi, dobrou svařitelnost a tvárnost.

• Příklady jakostí:
  • AISI 304 (1.4301): Také známá jako "18/8" (18 % Cr, 8 % Ni), je to nejuniverzálnější a nejrozšířenější nerezová ocel, používaná v kuchyňském vybavení, potrubí a v architektuře.
  • AISI 316 (1.4401): Obsahuje navíc molybden, což jí dodává vynikající odolnost vůči korozi v prostředí s chloridy. Používá se v chemickém průmyslu, námořních aplikacích a pro lékařské implantáty.

Feritická nerezová ocel

Obsahuje 12–18 % chromu a velmi málo uhlíku, typicky neobsahuje nikl, což ji činí levnější alternativou k austenitickým ocelím. Je magnetická, má dobrou odolnost proti korozi a praskání za napětí, ale nižší houževnatost než austenitické typy.

• Příklady jakostí:
  • AISI 430 (1.4016): Běžně se používá pro interiérové aplikace, automobilové výfuky a domácí spotřebiče (např. bubny praček).

Martenzitická nerezová ocel

Tento typ obsahuje 12–18 % chromu a vyšší obsah uhlíku (až 1,2 %). Je magnetická a lze ji tepelně zpracovat (kalit a popouštět), čímž dosahuje velmi vysoké tvrdosti a pevnosti. Její odolnost proti korozi je však nižší než u austenitických a feritických ocelí.

• Příklady jakostí:
  • AISI 410 (1.4006): Používá se pro výrobu nožů, chirurgických nástrojů, ventilů a turbínových lopatek.
  • AISI 420 (1.4021): Vyšší obsah uhlíku umožňuje dosažení větší tvrdosti, ideální pro řezné nástroje.

Duplexní (austeniticko-feritická) nerezová ocel

Jak název napovídá, mikrostruktura této oceli je směsí austenitu a feritu, obvykle v poměru 50:50. Kombinuje tak výhody obou typů: vysokou pevnost (téměř dvojnásobnou oproti austenitickým ocelím) a vynikající odolnost proti korozi, zejména proti praskání za napětí.

• Příklady jakostí:
  • Duplex 2205 (1.4462): Používá se v petrochemickém průmyslu, pro odsolovací zařízení, v papírenském průmyslu a pro mostní konstrukce.

🏭 Výroba a zpracování

Výroba nerezové oceli je komplexní proces, který začíná tavením surovin v elektrické obloukové peci (EAF).

1. Tavení: Suroviny, včetně ocelového šrotu (často recyklovaného), železné rudy a legujících prvků (chrom, nikl, molybden), se roztaví při vysokých teplotách.
2. Oduhličení: Roztavený kov se dále zpracovává, aby se snížil obsah uhlíku na požadovanou úroveň. K tomu se používají metody jako AOD (Argon Oxygen Decarburization) nebo VOD (Vacuum Oxygen Decarburization).
3. Ladění: V této fázi se přesně upravuje chemické složení slitiny a homogenizuje se teplota taveniny.
4. Odlévání a tvarování: Roztavená ocel se odlévá do polotovarů, jako jsou bramy, sochory nebo bloky. Tyto polotovary se následně dále tvarují za tepla (válcováním, kováním) nebo za studena do finálních produktů, jako jsou plechy, tyče, dráty nebo trubky.
5. Tepelné zpracování a povrchové úpravy: Následuje žíhání pro odstranění vnitřního pnutí a dosažení požadovaných mechanických vlastností. Povrch se čistí mořením (odstranění okují) a pasivací, aby se plně obnovila korozivzdorná vrstva.

🌍 Aplikace a využití

Díky svým unikátním vlastnostem je nerezová ocel nepostradatelná v mnoha oblastech:

• Stavebnictví a architektura: Fasády budov, zábradlí, nosné konstrukce, mosty, tunely.
• Potravinářský průmysl a gastronomie: Výrobní linky, nádrže, potrubí, příbory, hrnce, dřezy a pracovní desky. Její hygienický povrch nepřenáší pachy ani chutě.
• Chemický průmysl a petrochemie: Reaktory, nádrže, potrubí a výměníky tepla pro práci s agresivními chemikáliemi.
• Lékařství a farmacie: Chirurgické nástroje, implantáty, sterilizační zařízení a vybavení laboratoří.
• Automobilový průmysl: Výfukové systémy, katalyzátory, ozdobné lišty a konstrukční díly.
• Energetika: Komponenty pro jaderné, tepelné i vodní elektrárny, lopatky turbín.
• Domácí spotřebiče a spotřební zboží: Pračky, myčky, lednice, hodinky, šperky.

♻️ Recyklace a udržitelnost

Nerezová ocel je považována za vysoce udržitelný materiál. Je teoreticky 100% recyklovatelná a při recyklaci neztrácí své původní vlastnosti. Odhaduje se, že přibližně 85 % nerezové oceli se na konci svého životního cyklu recykluje. Výroba z recyklovaného šrotu navíc výrazně snižuje spotřebu energie a emise CO₂ ve srovnání s výrobou z primárních surovin.

Jedním z limitujících faktorů při recyklaci je přítomnost mědi (Cu), která se obtížně odstraňuje a při vyšších koncentracích může zhoršovat vlastnosti oceli, například ji činit křehčí. Proto je klíčové pečlivé třídění šrotu.

🤔 Pro laiky: Jak nerezová ocel funguje?

Představte si nerezovou ocel jako rytíře v brnění. Běžná ocel je jako rytíř bez brnění – když na něj začne pršet (což je pro ocel kyslík a vlhkost), začne "rezavět". Nerezová ocel má ale speciální, neviditelné brnění.

Tohle brnění je vytvořeno z malých částeček chromu, které jsou smíchány přímo v oceli. Jakmile se nerezová ocel dostane na vzduch, chromové částečky na povrchu okamžitě zareagují s kyslíkem a vytvoří velmi tenkou, ale extrémně pevnou a průhlednou ochrannou vrstvu. Je to něco jako neviditelný štít.

A co je na tomhle štítu nejlepší? Když ho poškrábete, okamžitě se sám opraví! Chromové částečky, které se škrábancem odkryly, znovu zareagují s kyslíkem a díru ve štítu hned "zalátají". Díky tomuto chytrému "samoopravovacímu brnění" nerezová ocel nerezaví a zůstává stále lesklá a čistá.

Zdroje

Solík - svářecí technika ATREON.cz Killich s.r.o. Fasteners CZ VTP-tvarovky.cz Terapol nerezka.cz DALTEK GROUP a.s. Shew-E Steel Pipe Co.,Ltd. Terapol CRONIMET Ostrava, s.r.o. AV EQUEN MET3DP ATREON.cz Cangzhou Yizeng Industry Co., Ltd zelenazebra.cz