4.8
(350)

Korrózióálló ötvözetek

Korrózióálló ötvözetek

Az iparban leggyakrabban használt fém: a vas. A színtiszta vas tulajdonságai nem a legjobbak, mivel lágy, kis szilárdságú. Ezzel szemben rugalmas, szívós anyag, jól alakítható, forgácsolható, jó villamos és hővezető illetve mágnesezhető. Nedves levegőn vagy vízben gyorsan oxidálódik. A vasoxid pórusos szerkezetű, nem képez az alumínium oxidjához hasonló egybefüggő, passzív réteget a fém felszínén. Így a vas teljes keresztmetszetében oxidálódik, aminek következményeként a vasból készült tárgyak idővel elenyésznek, ha nem védekezünk a folyamat ellen.

Léteznek különböző védőbevonatok, amik hatásos védelmet nyújtanak a korrózió ellen, mindaddig, amíg a bevonat sértetlen marad. Most a korrózió elleni védekezés másik alapvető módszeréről, az ötvözésről lesz szó.

Az ötvözés célja

Az ötvözés nem más, mint fémes és nem fémes elemek vegyítése annak érdekében, hogy a fémek különböző tulajdonságai javuljanak. Ötvözéssel javítható többek között a szilárdság, a keménység és a korrózióállóság is.

A vas-szén ötvözetek

A vas legfontosabb ötvöző anyaga a szén. A szén növeli a vas szilárdságát, de csökkenti az alakíthatóságát és a szívósságát. A vas nem ötvözhető korlátlanul szénnel. A maximum 6,67%. A 2,06%-nál kevesebb szenet tartalmazó vasötvözeteket nevezzük acélnak. Ezen belül megkülönböztetjük a 0,1-0,6% szenet tartalmazó szerkezeti acélokat, amik szilárdak és jól megmunkálhatóak, valamint a 0,6-2,06% széntartalomig terjedő szerszámacélokat, amik kemény, kopásálló ötvözetek. A 2,06% széntartalom feletti vas-szén ötvözetet öntöttvasnak nevezzük. Pontosan azért, mert annyira nehezen alakítható, rideg, törékeny anyagról van szó, hogy a megmunkálás egyetlen módja az olvadt állapotban történő formába öntés. A szénen kívül más ötvöző anyagot nem tartalmazó acélokat szénacélnak nevezzük. A szénacélok nem korrózióállók és bizonyos célokra nem is elég szívósak. A korrózióállóság érdekében  a szénacélokat más fémekkel is ötvözni kell.

Korrózióálló acélok

Az első rozsdamentes acélötvözetet a Krupp Műveknek köszönhetjük. Elkészítésére a XX. század elejéig kellett várni, de széles körben csak az ötvenes években kezdték az iparban alkalmazni a rozsdamentes acél termékeket. Viszont azóta a sikerük töretlen.
A korrózióállóság feltétele, hogy az acél felületén alakuljon ki egy stabil, egybefüggő, passzív réteg. Ennek feltétele, hogy a rozsdamentes acél ötvözet karbon tartalma maximum 1,2% legyen, és minimum 12% krómot tartalmazzon.
A passzivitást az acél felületén keletkező króm-oxid réteg biztosítja, amelyben az alapanyaghoz képest feldúsul a króm. A rozsdamentesség feltétele, hogy az ötvözet szerkezete homogén legyen, sehol ne alakuljon ki krómban szegényebb rész. Az ilyen ötvözetnek megvan az a tulajdonsága, hogy ha a króm-oxid réteg megsérül, akkor a helyén új króm-oxid réteg keletkezik.

A korrózióálló acélokat két alapvető csoportra szokás bontani

Rozsdamentes acél (kötőelemeknél A2): Az atmoszféra és a természetes vizek, valamint a gyengén savas ételek, italok korrodáló hatásának ellenáll.
Saválló acél (kötőelemeknél A4): Erős oxidáló hatású savakkal és más agresszív közegekkel szemben is ellenálló. A 25% krómot tar-talmazó acél ötvözet az agresszív savaknak is ellenáll. Ennek a magas krómtartalomnak egy része nikkellel is helyettesíthető. A leggyakoribb arány a 18% Cr, 10% Ni, aminek további előnye, hogy a ferrites szerkezetű vasötvözet ausztenites szerkezetűvé válik.

A korrózióálló acélok tulajdonságai

A korrózióálló acélok mechanikai megmunkálásához nagyobb erők szükségesek. A megmunkálás alacsonyabb sebességet és intenzív hűtést igényel. Forgácsolás során megsérül a felületi oxid réteg, ami a levegő oxigénjével érintkezve magától helyreáll, de ez a folyamat időigényes. A frissen forgácsolt felületet nem szabad azonnal lefesteni, illetve hagyni elszennyeződni, mert az megakadályozhatja az oxidréteg helyreállását. A folyamat savas passziválással felgyorsítható.

Saválló acélok hegesztése

A saválló acélokról tudnunk kell, hogy csak teljesen homogén állapotukban savállóak. Ugyanis a krómot és nikkelt tartalmazó ausztenit 1000 ºC-on 0,15% szenet képes oldani, viszont 600 ºC-on már csak maximum 0,02%-ot. Ha 1000 ºC-ról gyorsan hűtjük le, akkor a karbontartalom oldva marad és az ötvözet ellenálló lesz a savakkal szemben. Azonban ha lassú a hűlés, akkor a felesleges karbon, króm-karbid formájában kiválik. A krómban gazdag króm-karbidkristályok mellett, krómban szegény kristályok lesznek, ami a kristályhatároknál beindítja a korróziót (kristályközi korrózió).  Hegesztéskor a varrat két oldalán bizonyos távolságig ez a felmelegedés elkerülhetetlen. Ezért a 0,02% széntartalom feletti saválló acélok elvileg nem lennének hegeszthetők, hacsak hegesztés után nem melegítik a teljes szerkezetet 1000 fokra, amit egy gyors hűtésnek kell követnie. Természetesen ez az utólagos edzési eljárás többnyire nem megoldható.  Szerencsére a kohászat már képes  a saválló acél széntartalmát 0,02% alá csökkenteni. Az ilyen alacsony széntartalmú saválló acélok gond nélkül hegeszthetők. A harmadik járható út, ha az acélt olyan anyaggal ötvözik, aminek karbidja stabil, és magas hőmérsékleten sem oldódik az ausztenitben. Ilyen anyag a niobium és a titán. Az ilyen ötvözetek titántartalma ötször, niobiumtartalma tízszer annyi kell legyen, mint amennyi karbont ártalmatlanná kell tenni. Az ilyen kellő mennyiségű titánt vagy niobiumot tartalmazó acélt nevezzük stabilizált acélnak.

Az ötvözetek szabványosítása

Gyakorlatilag végtelen számú vasötvözet készíthető. Ezt a kavalkádot úgy egyszerűsítették, hogy létrehoztak egy olyan választékot, ami az ipar minden igényét kielégíti. Ezek a szabványok tartalmazzák a szabványosított vasötvözetek kémiai összetételét. Mivel az ötvözés nem végezhető teljes pontossággal, ezért alsó és felső határokat írnak elő. A szabványok nem csak az ötvözés receptúráját, hanem a kívánatos hőkezelési eljárásokat is leírják.
Sajnos elég sokféle szabvány létezik. A leggyakrabban használtak a DIN 17007 és az EURONORM. Az EURONORM szabvány jelei az acél ötvözet receptúráját is megmutatják. Az X után következő szám a széntartalom százszorosa, aztán az ötvöző anyagok vegyjelei, végül az ötvöző anyagok százalékos aránya következik.

A következő táblázatban összefoglaltuk a leggyakoribb korrózióálló acélok DIN és EURONORM jelzéseit és a legfontosabb tulajdonságait.

A táblázat messze nem tartalmazza az összes hozzáférhető korrózióálló ötvözetet. Ma már a legextrémebb körülményeknek ellenálló ötvözetek is kaphatók kereskedelmi forgalomban. A mai modern kohászat legyőzte a rozsdát!

Mennyire volt hasznos a cikk?

Kattintson a csillagra az értékeléshez!

Átlagos értékelés 4.8 / 5. Értékelések száma: 350

Még nincs értékelése, legyen Ön az első!