Rozsdamentes acél
A metallurgiában a rozsdamentes acél (más neveken inox acél, inox a francia inoxydable szóból) egy minimum 10,5% krómot tartalmazó acélötvözet, mely segítségével fokozott rozsdaállóságot nyer a közönséges acélhoz képest.
A rozsdamentes acél ellenállóbb a rozsdával, foltosodással szemben, mint a közönséges acél, de a nevével ellentétben képes a rozsdásodásra, különösen alacsony oxigéntartalmú, magas sótartalmú vagy nem szellőző körülmények között. Gyakori hivatkozási név a rozsdaálló acél, amikor a pontos összetétel nem ismert vagy nem lényeges, főként a repülőiparban. A rozsdamentes acélnak számos összetétele és felületképzése létezik attól függően, hogy azt milyen célokra szánják. Fő felhasználási területei azok, ahol az acél keménységi és rugalmassági jellemzőire éppúgy szükség van, mint a rozsdaállóságra.
A rozsdamentes acélt a közönséges acéltól krómtartalma különbözteti meg. A védelem nélküli acél levegő és nedvesség hatására hamar rozsdásodni kezd; a képződő vas-oxid réteg (a rozsda) aktív anyag és folyamatosan haladva újabb réteg vas-oxidot hoz létre, ami a nagyobb térfogata miatt lehámlik és lehull az acéltárgyról. A megfelelő krómtartalmú acél esetén a króm-oxid passzív réteget képez, ami megelőzi a felület további rozsdásodását, és megakadályozza annak az acél belső rétegeibe történő haladását, valamint a króm és oxidja hasonló méretű ionjai miatt a réteg szorosan egyben marad és nem hullik le.
A króm passzivációja csak akkor történik meg, ha a krómtartalom megfelelő arányú és oxigén van jelen.
Története
Kevés rozsdaálló vastárgy maradt meg a történelem során. Az egyik híres példa Delhi vasoszlopa, melyet Kumara Gupta emeltetett i.sz. 400 körül. A rozsdamentes acélokkal szemben ezen ötvözet rozsdaállóságát nem a króm, hanem a magas foszfortartalom adta, ami a megfelelő klíma mellett a vasoxid mellett foszfátokat tartalmazó réteget képezett, ami megvédte a vas anyagát.
Az első regisztrált krómtartalmú rozsdaálló acélt Pierre Berthier francia metallurgista készítette 1821-ben, aki emellett savállóságát is kiemelte és javasolta a konyhai eszközökben való használatát. A 19. század fémfeldolgozó-ipara nem volt képes a mai rozsdamentes acélokra jellemző alacsony széntartalmat és magas krómtartalmat biztosítani, ezért az eredmény túl törékeny volt a mindennapi felhasználáshoz.
Az 1890-es évek végén Hans Goldschmidt Németországban kidolgozta azt az aluminotermikus módszert, ami szénmentes krómot tudott előállítani.
Jellemzői
A szobahőmérsékleten történő rozsdásodással való ellenállóképességet a minimum 13 tömegszázalék króm adja, mely maximum 26%-ig növelhető különösen kedvezőtlen környezetre való felkészítés esetén.
A közönséges acélhoz hasonlóan a rozsdamentes acél sem vezeti túl jól az elektromosságot.
A ferrit és martenzit rozsdamentes acélok mágnesesek, az ausztenit nem.
Alkalmazása
Felhasználása széles körű, köszönhetően a rozsdásodás és foltosodás elleni ellenállóságának, az alacsony karbantartási igénynek és a hétköznapokban megszokott anyagának. Több mint 150 fajta rozsdamentes acélt ismerünk, melyből nagyjából tizenötöt használunk mindennapi felhasználások során.
Építészet
Hídépítés
Szobrok és emlékművek
Egyéb felhasználások
Gépjármű-karosszériák
Vasúti kocsik
Légiközlekedés
Élelmiszeripari eszközök, bútorok, gépek
Orvosi eszközök, műszerek
Újrafeldolgozás és újrafelhasználás
A rozsdamentes acél 100%-ban újrafeldolgozható.
A rozsdamentes acélok fajtái
A rozsdamentes acéloknak számos fajtája létezik. Például amikor nikkelt adnak hozzá akkor a vas ausztenit szerkezete stabilizálódik; ennek kristályszerkezete az anyagot gyakorlatilag mágnesezhetetlenné és rugalmasabbá teszi alacsony hőmérsékleteken. A nagyobb keménységhez a széntartalmat lehet növelni. A megfelelő hőkezeléssel olyan különlegesebb felhasználásokra lehet alkalmas mint a borotvapengék, professzionális konyhai eszközök vagy célszerszámok. Gyakran használnak mangánt bizonyos rozsdamentes ötvözetekben: ez segít megőrizni az ausztenites szerkezetet a nikkelhez hasonlóan, de ára annál alacsonyabb.
A rozsdamentes acélokat kristályszerkezetük alapján is osztályozzuk:
- ausztenit (vagy 200-as és 300-as amerikai sorozat), melynek lapközepes köbös kristályszerkezete van. A teljes rozsdamentes acéltermelésnek mintegy 70%-át teszi ki. Ezen ötvözet minimum 0,15% szenet, minimum 16% krómot és megfelelő mennyiségű nikkelt vagy mangánt tartalmaz hogy a kriogén hőmérsékletektől az anyag olvadáspontjáig mindenütt megtartsa stabil ausztenites szerkezetét.
- 200-as sorozat, ausztentites króm-nikkel-mangán ötvözet.
- 300-as sorozat, a leggyakrabban használt fajta a 18/8 (amerikai 301) jelzésű ötvözet, mely 18% krómot és 8% nikkelt tartalmaz. A második leggyakoribb anyag a 18/10 jelzésű (amerikai 304) ötvözet, mely főként fokozott rozsdaállóságáról ismert; tipikusan 18% krómot és 10% nikkelt tartalmazó ötvözetét gyakran alkalmazzák evőeszközök és minőségi edények esetén. A 18/0 ötvözet is használt.
- a ferrit ötvözeteknek általában jobb feldolgozhatósága van, de az alacsonyabb króm- és nikkeltartalom miatt rozsdaállóságuk gyengébb. Előállításuk olcsóbb. Általában 10,5–27% krómot és igen kevés nikkelt tartalmaznak, de némely ötvözetben ólom található. A legtöbb fajta tartalmaz molibdént, némelyik alumíniumot vagy titánt. Gyakori ötvözetei a 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo, és 29Cr-4Mo-2Ni.
- a martenzit az előbbieknél kevésbé rozsdaálló, azonban különösen erős, gépileg igen jól feldolgozható és hőkezeléssel erősíthető. Az ötvözet krómot (12–14%), molibdént (0,2–1%), nikkelt (2%-nál kevesebb) és szenet (0,1–1%) tartalmaz (mely utóbbi keményebbé, de törékenyebbé teszi az anyagot). Mágneses tulajdonságokkal rendelkezik. Ilyen ötvözet például az X30Cr13.
- a kicsapódásos-hőkezelt martenzit rozsdaállósága az ausztenithez hasonló, de a hőkezeléssel még a martenzitnél is erősebbé tehető. A leggyakoribb ötvözete a 17-4PH nagyjából 17% krómot és 4% nikkelt tartalmaz.
- a duplex rozsdamentes acélok vegyes ausztenit és ferrit mikroszerkezettel rendelkeznek; általában a cél az 50-50%, bár a kereskedelemben gyakori a 40-60-as arány is. A duplex anyagok nagyjából kétszer erősebbek az ausztenithez képest és erős helyi korrózióállósággal rendelkeznek. Krómtartalmuk (19–32%) és molibdén tartalmuk (5%-ig) magasabb és nikkeltartalmuk alacsonyabb az ausztenithez képest.
Összehasonlítás és szabványos összetétel
| EN-szabvány DIN acélazonosító | EN-szabvány Acélnév | SAE osztály (USA) | UNS |
|---|---|---|---|
| 440A | S44002 | ||
| 1.4028 | X30Cr13 | 420 | S42000 |
| 1.4112 | X90CrMoV18 | 440B | S44003 |
| 1.4125 | X105CrMo17 | 440C | S44004 |
| 440F | S44020 | ||
| 1.4016 | X6Cr17 | 430 | S43000 |
| 1.4408 | G-X 6 CrNiMo 18-10 | 316 | |
| 1.4512 | X6CrTi12 | 409 | S40900 |
| 410 | S41000 | ||
| 1.4310 | X10CrNi18-8 | 301 | S30100 |
| 1.4318 | X2CrNiN18-7 | 301LN | |
| 1.4307 | X2CrNi18-9 | 304L | S30403 |
| 1.4306 | X2CrNi19-11 | 304L | S30403 |
| 1.4311 | X2CrCrNiN18-10 | 304LN | S30453 |
| 1.4301 | X5CrNi18-10 | 304 | S30400 |
| 1.4948 | X6CrNi18-11 | 304H | S30409 |
| 1.4303 | X5CrNi18-12 | 305 | S30500 |
| X5CrNi30-9 | 312 | ||
| 1.4541 | X6CrNiTi18-10 | 321 | S32100 |
| 1.4878 | X12CrNiTi18-9 | 321H | S32109 |
| 1.4404 | X2CrNiMo17-12-2 | 316L | S31603 |
| 1.4401 | X5CrNiMo17-12-2 | 316 | S31600 |
| 1.4406 | X2CrNiMoN17-12-2 | 316LN | S31653 |
| 1.4432 | X2CrNiMo17-12-3 | 316L | S31603 |
| 1.4435 | X2CrNiMo18-14-3 | 316L | S31603 |
| 1.4436 | X3CrNiMo17-13-3 | 316 | S31600 |
| 1.4571 | X6CrNiMoTi17-12-2 | 316Ti | S31635 |
| 1.4429 | X2CrNiMoN17-13-3 | 316LN | S31653 |
| 1.4438 | X2CrNiMo18-15-4 | 317L | S31703 |
| 1.4362 | X2CrNi23-4 | 2304 | S32304 |
| 1.4462 | X2CrNiMoN22-5-3 | 2205 | S31803/S32205 |
| 1.4539 | X1NiCrMoCu25-20-5 | 904L | N08904 |
| 1.4529 | X1NiCrMoCuN25-20-7 | N08926 | |
| 1.4547 | X1CrNiMoCuN20-18-7 | 254SMO | S31254 |
Rozsdamentes acél felületek
Jegyzetek
Fordítás
- Ez a szócikk részben vagy egészben a Stainless steel című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
