Stale(1).doc

W Polsce przyjął się i nadal w mowie potocznej używany jest podział stali odpornych na korozję na:

·         nierdzewne

·         kwasoodporne

zgodnie z normą PN-71/H-86020 "Stal odporna na korozję (nierdzewna i kwasoodporna) – Gatunki"

Obecnie podział stali odpornych na korozję przyjęty został w normie PN-EN 10088: 1998 „Stale odporne na korozję – Gatunki“. Według tej normy nazwa "stal nierdzewna" obejmuje wszystkie rodzaje stali odpornych na korozję, a więc zarówno dotychczasowe stale nierdzewne jak i stale kwasoodporne.

Należy zwracać uwagę na te różnice w nazewnictwie, aby uniknąć nieporozumień.

Najbardziej rozpowszechnione są stale chromowo-niklowe austenityczne gatunku wg normy PN-EN 10088:

·         1.4301 (dawne: PN: 0H18N9 lub wg norm USA: AISI: 304) zawierające około 18% chromu i 8% niklu
oraz

·         1.4306 (dawne 00H18N10 lub AISI: 304L)

Przy występowaniu zanieczyszczonej atmosfery miejskiej i przemysłowej oraz na terenach nadmorskich konieczne jest stosowanie stali chromowo-niklowych z dodatkiem molibdenu:

·         1.4404 (dawne 00H17N14M2 lub AISI - 316L).

Klasyfikacja stali nierdzewnych
 

Stal nierdzewna zawdzięcza swą odporność na działanie czynników atmosferycznych zawartości chromu. Chrom zawarty w stali tworzy na powierzchni materiału cienką warstwę ochronną. Dzięki czemu stale nierdzewne nie wymagają dodatkowych zabezpieczeń powłokami malarskimi. Dodatkową zaletą powłoki pasywacyjnej, która tworzy się na powierzchni stali nierdzewnej jest jej samonaprawialność.

Za mechanizm samopasywacji (odbudowy warstwy ochronnej) odpowiedzialny jest chrom. Stale nierdzewne muszą zawierać co najmniej 11 % chromu. Odporność na korozję w środowiskach agresywnych może być zwiększona przez takie dodatki stopowe jak: nikiel, molibden, tytan, niob. Po przez dodanie różnych pierwiastków stopowych powstała szeroka gama stali odpornych na korozję. Wybór jednej z nich zależy od agresywności środowiska.
Rozróżnia się stale Austenityczne, Ferrytyczno-austenityczne, Ferrytyczne oraz Martenzytyczne.

W budownictwie najczęściej stosuje się stale austenityczne. Produkuje się z nich m.in. balustrady. Charakteryzują się dużą zdolnością do odkształceń plastycznych i odpornością na korozję, a to stanowi o uniwersalności tych stali. Własności wytrzymałościowe zwiększane są przez dodatek azotu. Wprowadzenie dodatku molibdenu zabezpiecza stale austenityczne przed korozją wżerową. Zwiększenie zawartości niklu zwiększa odporność na korozję naprężeniową. Dodatkiem tytanu lub niobu stabilizuje się węgiel, co wpływa na zwiększenie odporności na korozję międzykrystaliczną.

Stale charakteryzujące się dobrą i bardzo dobrą spawalnością pod warunkiem właściwego obchodzenia się z nimi - stosowanie metod spawania z niskimi energiami liniowymi oraz stosowanie dodatkowego chłodzenia stali w czasie spawania w celu jak naj mniejszego nagrzewania obszarów przylegających do spoiny.

Stale austenityczne mają podwyższony współczynnik rozszerzalności cieplnej oraz niższy współczynnik przewodnictwa cieplnego. Dlatego odkształcenia w elementach cienkich oraz naprężenia skurczowe występujące w elementach grubych są o wiele poważniejsze niż w złączach spawanych ze stali niestopowych. W stanie wyżarzonym stale te są niemagnetyczne.

Ferrytyczne stale nierdzewne charakteryzują się bardzo niską zawartością węgla. Nie utwardzają się w wyniku obróbki cieplnej ponieważ nie przechodzą przemian strukturalnych. Skłonne są do korozji międzykrystalicznej. Mają niską udarność oraz ciągliwość. Są bardzo wrażliwe na przegrzanie podczas spawania, czemu towarzyszy wzrost wielkości ziarn oraz wzrost kruchości złącza. Zawsze są magnetyczne.

Stale typu Duplex (Austenityczno-ferrytyczne) składają się z mieszaniny austenitu i ferrytu. Charakteryzują się podwyższoną wytrzymałością i plastycznością. Są to stale magnetyczne które nie utwardzają się podczas obróbki cieplnej.

Martenzytyczne stale odporne na korozje, pozwalają uzyskać szeroką gamę twardości i wysoką wytrzymałość na rozciąganie. Są trudno spawalne z uwagi na pęknięcia na zimno, wada ta nasila się wraz ze wzrostem zawartości węgla. W praktyce spawa się stale martenzytyczne o zawartości węgla poniżej 0,15%.. Uzyskana struktura jest magnetyczna.

Część Państw wprowadził własny podział gatunków stali. W Unii Europejskiej stosuje się podział wg normy EN 10088. Często stosowany jest też podział pochodzący z USA tzw.: AISI. Poniżej zamieszczamy porównanie gatunków stali austenitycznej stosowanych w budownictwie:

PN-EN 10088 - X4CrNi 18-10 - 1.4301
PN-71/H-86020 - 0H18N9
AISI – 304

Najczęściej używany gatunek stali nierdzewnej charakteryzuje się relatywnie niską ceną, bardzo dobrą spawalnością oraz przydatnością do obróbki plastycznej. Zaleca się ją stosować wewnątrz pomieszczeń mieszklanych. W przypadku zastosowania wyrobów z tego materiału na zewnątrz budynku lub w atmosferze przemysłowej konieczne będzie okresowe czyszczenie powierzchni.

PN-EN 10088 - X2CrNi 19-11 - 1.4306
PN-71/H-86020 - 00H18N9
AISI - 304L
Stal ta charakteryzuje się podobnymi właściwości antykorozyjne jak 1.4301. Posiada mniejszą zawartość węgla dzięki czemu stal taką stosuje się przy konstrukcjach spawanych o grubościach ścianek powyżej 6 mm.

PN-EN 10088 - X4CrNiMo 17-12-2 - 1.4401 / PN-71/H-86020 - 0H17N12M2T / AISI - 316
Elementy narażone na działanie środowiska agresywnego. Balustrady zewnętrzne oraz zamontowane w budynkach produkcyjnych. Składem nie różni się specjalnie od gatunku 1.4301, zawiera dodatkowo 2% Molibdenu.

PN-EN 10088 - X2CrNiMo 17-12-2 - 1.4404
PN-71/H-86020 - 00H17N14M2
AISI - 316L
Stal ta charakteryzuje się podobnymi właściwości antykorozyjne jak 1.4306. Posiada obniżoną zawartość węgla dzięki czemu stal taką stosuje się przy konstrukcjach spawanych o grubościach ścianek powyżej 6 mm, ale może być też stosowany elementach o cieńszych ściankach.

PN-EN 10088 - X6CrNiMoTi 17-12-2 - 1.4571
PN-71/H-86020 - H18N10MT
AISI - 316Ti
Gatunek stabilizowany tytanem zapewnia odporność na korozję również w strefach spoin. Wymaga specjalistycznego sprzętu do polerowania powierzchni dlatego z reguły nie jest brany pod uwagę do zastosowań dekoracyjnych. Kobamet posiada urządzenia zapobiegające nadmiernemu przegrzewaniu się szlifowanej powierzchni. Przegrzanie powierzchni uniemożliwia wytworzeniu się warstwy ochronnej.

Stal martenzytyczna
PN-EN 10088 - X20Cr13 - 1.4021
PN-71/H-86020 - 2H13
Wprowadzenie około 13% chromu silnie wpływa na ograniczenie obszaru austenitu w stali. Przy zawartości większej niż 0,15% węgla przy spawaniu, podczas chłodzenia w SWC tworzy się struktura martenzytyczno-perlityczna. Duże ryzyko wystąpienia w złączach pęknięć zimnych sprawia, iż stal ta charakteryzuje się ograniczoną spawalnością,

Stal ferrytyczna
PN-EN 10088 - X6Cr17 - 1.4016
PN-71/H-86020 - H17
Do spawania stali ferrytycznych zaleca się stosować spoiwa o strukturze austenitycznej. Mankamentem jest różnica kolorystyczna pomiędzy spoiną a materiałem podstawowym. Przed spawaniem należy wykonywać podgrzewanie wstępne. Po spawaniu zaleca się odpuszczanie złącza. Produkowany asortyment jest nie wielki. Są to głównie blachy grubości do 3 mm.

Często po samym składzie chemicznym i dodatkach stopowych możemy w przybliżeniu określić co z daną stalą możemy zrobić.

·         odporność na korozję podwyższają następujące dodatki : C, Ni, P, Mo. Obniża zawartość S

·         właściwości mechaniczne podwyższają: C, Cr, Mn, Si, P, Cu, Mo, Ti, Nb

·         odporność na wysoką temperaturę podwyższają: Cr, Ni, Mo, Ti, Nb. Obniża S

·         skrawalność podwyższają: S, P, Se. Obniżają: C, Cr.

·         spawalność podwyższają: Mn, Mo, Ti, Nb. Obniżają: C, Cr, S, P.

·         Podatność do obróbki na zimno podwyższają: Ni, Cu. Obniżają: C, Cr, S

Skrócony opis stopów niklu