3.3 Vliv přísadových prvků u ocelí Cr-Ni a Cr-Ni-Mo
Chrom je jedním ze základních prvků charakterizující korozivzdorné oceli. Rovnovážný diagram železo - chrom je znázorněn v příloze č. 1.
Chrom je feritotvorný prvek, tj. stabilizuje fázi a, zmenšuje oblast g, která se rozkládá mezi 910 - 1400 oC. Stoupá-li obsah chromu z 0 na 8 %, pak bod A3 nejprve klesá a pak stoupá na teplotu 1000 oC při 12 - 13 % chromu. Celá oblast nad 13 % chromu se skládá z jediné fáze a, oceli této oblasti se nedají kalit. Při teplotách 900 - 1400 oC má ocel s obsahem do 12 % chromu austenitickou strukturu, v rozmezí 12 - 13 % chromu jsou ve struktuře dvě fáze a + g (oceli do 13 % chromu je možné tepelně zpracovávat).
Mezný obsah 13 % chromu platí pro slitiny bez uhlíku, přítomnost austenitotvorného uhlíku zvětšuje g - pole, jeho hranice se posunuje dále a rozšiřuje se i dvoufázová oblast a + g. Vliv uhlíku na rozšíření g - pole podle C. E. Baina viz [ 6 ] je znázorněn v příloze č. 2. Vedle uhlíku rozšiřují g - pole i další austenitotvorné prvky, jako např. nikl a mangan.
Při vyšším obsahu chromu 25 - 70 % se objevuje nová fáze s, která je tuhým roztokem mezi 42 - 48 % Cr , zatímco po obou stranách této oblasti se vyskytuje směs fází a + s. Fáze s vyvolává křehnutí slitin železo - chrom.
Uhlík je prvek austenitotvorný, jednak rozšiřuje oblast g slitin železo - chrom (viz příloha č. 2) a jednak tvoří komplexní karbidy (CrFe)7C3 , (CrFe)23C6 .
Nikl je jako uhlík prvkem austenitotvorným, tj. stabilizuje austenitické fáze. Vliv niklu na ocel s 18 % chromu ukazuje obr. 3-1 [ 6 ] . Zvyšující se obsah niklu rozšiřuje oblast g, postupně zmenšuje oblast a a snižuje polohu eutektoidního bodu S. Nikl tedy stabilizuje austenitickou fázi, což je podstata klasické korozivzdorné oceli typu 18 - 8. Tyto oceli nemají přeměny, a proto mohou být citlivé na hrubnutí zrna přehřátím. Zjemňující účinek niklu snižuje výrazně sklon ke zhrubnutí zrna, ke kterému by mohlo dojít při svařování.
Mangan jako austenitotvorný prvek zvyšuje stabilitu austenitu v chromniklových ocelích. Manganem lze nahradit část niklu nebo nikl úplně. Oceli chrommanganové jsou zaručeně svařitelné jako oceli chromniklové.
Křemík jako feritotvorný prvek, zvyšuje odolnost austenitických Cr-Ni ocelí proti okysličování oxidačními plyny za tepla. Přebytek křemíku zvyšuje náchylnost austenitických ocelí k praskavosti za tepla, proto má být obsah křemíku omezován, aby se při svařování zabránilo praskavosti.
Hliník je feritotvorný prvek, chová se jako křemík. U ocelí určených pro svařování se má omezovat, protože zvyšuje citlivost k tvoření trhlin.
Molybden je rovněž prvkem feritotvorným a tedy stabilizuje ferit. Působí nejen na strukturu, ale také svou chemickou odolností proti určitým korozivním napadením, zvláště v redukčních kyselinách a za přítomnosti iontů chlóru , kdy je pasivační účinek chromu málo účinný. Obsah molybdenu v austenitických ocelích je 2 - 3,5 %, proto působí na strukturu, což bere v úvahu Schaefflerův diagram, který budeme popisovat dále. Přísadě molybdenu se rovněž připisuje zvyšování tažnosti austenitu za vysokých teplot, a tím snižování citlivosti k tvoření trhlin za tepla.
Wolfram je feritotvorný prvek, který neovlivňuje korozní odolnost. Zlepšuje některé mechanické vlastnosti za tepla i za studena.
Titan se přidává do austenitických ocelí k vázání přítomného uhlíku. Tento prvek má větší afinitu k uhlíku než chrom. Vytváří karbid titanu, který předchází vzniku a precipitaci karbidu chromu kolem teplot 700 oC. Zamezuje tak ochuzování oblastí blízkých hranicím zrn o chrom. Hovoříme pak o stabilizované oceli. Titan je silně feritotvorný a jeho obsah by měl být 4x větší než uhlíku.
Niob působí zcela shodně jako titan, tj. potlačuje vznik karbidů chromu svou větší afinitou k uhlíku. Zamezuje tak ochuzování oblastí kolem hranic zrn o chrom, čímž zabraňuje vzniku mezikrystalické koroze při svařování. Niob je podobně feritotvorný jako titan, jeho množství by nemělo být 8x větší než obsah uhlíku - hovoříme pak o stabilizované oceli.
Dusík působí stejně jako uhlík a nikl. Je silně austenitotvorný, může v korozivzdorných ocelích částečně nahrazovat nikl. Přibližně 1 % dusíku nahradí 10 % niklu.
Měď je slabě austenitotvorná a strukturu prakticky neovlivňuje. Do korozivzdorných ocelí se přidává ke zlepšení jejich chemické odolnosti proti některým kyselinám.

Další stránka          Předchozí stránka           Home Page           OBSAH