Nerezová ocel je jedním z nejpoužívanějších materiálů ve strojírenství a technologii díky své vynikající kombinaci pevnosti, odolnosti proti korozi a estetiky. Konvenční nerezové oceli však mají určitá omezení, jako je nízká houževnatost, špatná svařitelnost a vysoká cena. Aby se tyto nevýhody překonaly, byla v 70. letech 20. století vyvinuta nová třída nerezové oceli, nazývaná duplexní nerezová ocel (DSS).
Mezi různými druhy duplexní nerezové oceli je 2205 nejpoužívanější a nejstudovanější. Má nominální složení 22 % Cr, 5 % Ni, 3 % Mo a 0.15 % N.
Chemické složení duplexní nerezové oceli 2205
Chemické složení duplexní nerezové oceli 2205 je rozhodující pro určení jejích vlastností a výkonu. Hlavními prvky, které tvoří duplexní nerezovou ocel 2205, jsou chrom (Cr), nikl (Ni), molybden (Mo) a dusík (N).
Chemické kompozice | Obsah |
|
Cr | 22-23% | Zodpovídá za tvorbu feritové fáze a zvýšenou odolnost proti korozi. |
Ni | 4.5-6.5% | Zodpovídá za tvorbu austenitové fáze a zlepšení tažnosti a houževnatosti. |
Mo | 3-3.5% | Pomáhá zvyšovat odolnost proti důlkové a štěrbinové korozi. |
N | 0.14-0.2% | Zodpovídá za stabilizaci austenitové fáze a zvýšení odolnosti proti důlkové a štěrbinové korozi. |
C | 0.03% | Tyto prvky mají malý nebo negativní vliv na vlastnosti a výkon duplexní nerezové oceli 2205. Jejich obsah by proto měl být udržován na co nejnižší úrovni. |
Mn | 2% | |
Si | 1% | |
P | 0.03% | |
S | 0.02% | |
Cu | 0.5% |
Existují různé druhy duplexní nerezové oceli 2205, například S31803 a S32205 , které se mírně liší chemickým složením. Hlavní rozdíl mezi těmito druhy je obsah dusíku. S31803 má nižší obsah dusíku než S32205, což znamená, že S31803 má nižší odolnost proti bodové a štěrbinové korozi než S32205. S31803 má však vyšší obsah feritu než S32205, což znamená, že S31803 má vyšší pevnost a tvrdost než S32205.
Mechanické vlastnosti duplexní nerezové oceli 2205
Mechanické vlastnosti duplexní nerezové oceli 2205 patří mezi nejatraktivnější vlastnosti tohoto materiálu, protože předčí vlastnosti konvenční nerezové oceli a dalších slitin. Mezi mechanické vlastnosti duplexní nerezové oceli 2205 patří pevnost, tažnost, tvrdost, únava a lomová houževnatost.
- Pevnost
Pevnost je schopnost materiálu odolávat deformaci a porušení při působících silách.
Mez kluzu duplexní nerezové oceli 2205 je asi dvakrát vyšší než u austenitických nerezových ocelí a je srovnatelná s mez kluzu vysokopevnostních nízkolegovaných ocelí.
Pevnost v tahu duplexní nerezové oceli 2205 je také vyšší než u austenitické nerezové oceli a podobná jako u precipitačně kalené nerezové oceli.
- Kujnost
Tažnost je schopnost materiálu plasticky se deformovat bez lámání nebo praskání.
Duplexní nerezová ocel 2205 má dobrou tažnost díky přítomnosti austenitové fáze, která zajišťuje plastickou deformaci a deformační zpevnění.
Prodloužení a zmenšení plochy duplexní nerezové oceli 2205 jsou vyšší než u feritických nerezových ocelí a nižší než u austenitických nerezových ocelí.
- Tvrdost
Tvrdost je odolnost materiálu vůči vtlačení nebo oděru.
Tvrdost duplexní nerezové oceli 2205 je vyšší než u austenitické nerezové oceli a nižší než u martenzitické nerezové oceli. Tvrdost duplexní nerezové oceli 2205 může být zvýšena tvářením za studena nebo stárnutím, ale to může snížit tažnost a odolnost proti korozi.
- Únava
Lomová houževnatost je schopnost materiálu odolávat šíření trhlin a lomu pod napětím.
Duplexní nerezová ocel 2205 má vysokou odolnost proti únavě díky vyvážené kombinaci feritových a austenitových fází, které poskytují dobrou rovnováhu mezi pevností a houževnatostí. Únavová pevnost duplexní nerezové oceli 2205 je vyšší než u austenitické nerezové oceli a nižší než u feritické nerezové oceli.
- Lomová houževnatost
Lomová houževnatost je schopnost materiálu odolávat šíření trhlin a lomu pod napětím.
Duplexní nerezová ocel 2205 má vysokou lomovou houževnatost díky přítomnosti austenitové fáze, která zajišťuje tvárný lom a absorpci energie. Lomová houževnatost duplexní nerezové oceli 2205 je vyšší než u feritické nerezové oceli a nižší než u austenitické nerezové oceli.
2205 Duplexní proces odlévání nerezové oceli
Proces odlévání duplexní nerezové oceli 2205 je způsob výroby součástí s téměř čistým tvarem litím roztaveného kovu do formy a jeho ponecháním ztuhnout do požadovaného tvaru.
- Výroba forem: Forma je dutina, která definuje tvar a velikost odlitku.
- Tavení a lití: Proces tavení a lití zahrnuje zahřátí duplexní nerezové oceli 2205 do kapalného stavu a její přenesení do formy.
- Tuhnutí a chlazení: Proces tuhnutí a chlazení zahrnuje přeměnu tekutého kovu na pevný kov ve formě.
- Deformování a čištění: Proces demontáže a čištění zahrnuje vyjmutí odlitku z formy a odstranění přebytečného kovu, písku, keramiky nebo sádry z odlitku.
- Kontrola a testování: Proces kontroly a testování zahrnuje kontrolu kvality a výkonu odlitku podle specifikací a norem.
Proces odlévání duplexní nerezové oceli 2205 také přináší některé výzvy a řešení, jako například:
- Praskání za tepla: Horké praskání je tvorba trhlin v odlitku během tuhnutí nebo krátce po něm v důsledku tepelného namáhání, segregace nebo fázové přeměny kovu.
- Řešení: Praskání za horka lze předejít nebo jej omezit optimalizací konstrukce formy, geometrie odlitku, teploty lití, rychlosti ochlazování a chemického složení kovu.
- Fázová transformace: Fázová přeměna je změna feritové a austenitové fáze v odlitku během tuhnutí nebo po něm v důsledku teploty, složení nebo deformace kovu.
- Segregace: Segregace je nerovnoměrné rozložení legujících prvků v odlitku v důsledku různé rozpustnosti, difuzivity nebo hustoty prvků v kapalném nebo pevném kovu.
Výhody 2205 Duplex odlévání z nerezové oceli
Duplexní odlévání z nerezové oceli 2205 je lepší způsob výroby ve srovnání s jinými metodami, jako je kování, válcování a obrábění.
- Výroba téměř čistého tvaru
Odlitky z duplexní nerezové oceli 2205 umožňují výrobu složitých a velkých součástí s minimálním odpadem materiálu a obráběním. Například studie Americké slévárenské společnosti ukázala, že odlití tělesa ventilu z duplexní nerezové oceli 2205 ušetřilo 40 % materiálu a 30 % času obrábění ve srovnání s kováním.
- Vysoký výkon a odolnost proti korozi
Duplexní odlitek z nerezové oceli 2205 může dosáhnout vyvážené mikrostruktury feritu a austenitu, která poskytuje vysokou pevnost, tažnost, tvrdost, odolnost proti únavě a lomovou houževnatost.
Duplexní odlitek z nerezové oceli 2205 může také odolávat různým typům koroze, jako je důlková koroze, štěrbina, praskání korozí pod napětím a obecná koroze, díky vysokému obsahu chrómu, molybdenu a dusíku. Díky těmto vlastnostem je duplexní odlitek z nerezové oceli 2205 vhodný pro náročné aplikace, jako je ropný a plynárenský, chemický a námořní průmysl.
- Environmentální, ekonomické a sociální přínosy
Duplexní odlévání z nerezové oceli 2205 může ve srovnání s jinými metodami snížit emise skleníkových plynů, spotřebu zdrojů a dopad výrobního procesu na životní prostředí.
Aplikace 2205 DSS Castings
- Letectví:Podvozek, části motoru a konstrukční prvky.
- Automobilový průmysl:Výfukové systémy, turbodmychadla a vstřikovače paliva.
- biomedicínské:Implantáty, protézy a chirurgické nástroje.
- Konstrukce: Mosty, věže a potrubí.
- Ventily
- Čerpadla
- Oběžné kola
- Kování
Závěr
Nerezová ocel Duplex 2205 je vysoce kvalitní duplexní slitina nerezové oceli. Má také dobrou únavovou pevnost a vynikající odolnost vůči praskání korozí pod napětím, trhlinám, důlkové korozi, erozi a obecné korozi v drsném prostředí.
