Nerezová ocel
Nerezová ocel se předepisuje kvůli korozní odolnosti — jenže „nerez“ neznamená „nekorodující“. 304 rezaví v mořském prostředí. 303 se obrábí krásně, ale má poloviční korozní odolnost. 316 stojí o 30 % víc než 304, a přesto je často zbytečná. Tato stránka vám pomůže vybrat správnou jakost a nepřeplácet.
Kterou nerezovou ocel potřebujete?
| Vaše situace | Použijte | Proč |
|---|---|---|
| Běžné vnitřní použití, potravinářská zařízení, estetické díly | 304 | Nejlepší všestranná volba. Dobrá korozní odolnost, tvářitelná, svařitelná. Pokrývá 80 % potřeb nerezu. |
| Mořské prostředí, chemie, expozice chloridům | 316/316L | Molybden dává vynikající odolnost proti důlkové korozi. „Mořská jakost.“ |
| Díly pro velkosériové obrábění na šroubovém automatu | 303 | Automatová jakost se sírou. Řeže jako mosaz. Ale snížená korozní odolnost. |
| Potřebujete tvrdost + korozní odolnost | 17-4PH | Precipitační vytvrzování. Dosáhne HRC 40. Letectví, medicína, dříky ventilů. |
| Vysoká pevnost + extrémní koroze | 2205 duplex | Dvojnásobná pevnost oproti 304, vynikající odolnost proti SCC. Offshore, chemické provozy. |
| Požadavek na nemagnetický materiál | 304L nebo 316L | Jakosti L mají nižší uhlík, lepší svařitelnost a po tváření za studena jsou mírně méně magnetické. |
| Omezený rozpočet, mírná korozní odolnost stačí | 303 nebo 430 | 303 se obrábí nejlevněji (nejrychleji). 430 je nejlevnější feritická jakost. |
Údaje o nerezových ocelích v přehledu
| Vlastnost | 304 | 316 | 303 | 17-4PH | 2205 |
|---|---|---|---|---|---|
| Typ | Austenitická | Austenitická | Austenitická (automatová) | Precipitačně vytvrzovaná | Duplex |
| Pevnost v tahu (MPa) | 515 | 515 | 620 | 1000 (H900) | 620 |
| Mez kluzu (MPa) | 205 | 205 | 240 | 880 (H900) | 450 |
| Max. tvrdost | 88 HB (žíhaná) | 95 HB | 26 HRC | 40 HRC (H900) | 32 HRC |
| Obrobitelnost | Špatná (lepivá) | Špatná (lepivá) | Vynikající | Průměrná | Špatná |
| Svařitelnost | Ano | Ano | Nedoporučuje se | Obtížná | Ano (předehřev) |
| Odolnost proti důlkové korozi | Dobrá | Vynikající | Průměrná | Dobrá | Vynikající |
| Odolnost proti SCC | Špatná (>60°C) | Průměrná | Špatná | Dobrá | Vynikající |
| Relativní cena | 1.0x | 1.3–1.5x | 1.2–1.4x | 2–3x | 1.8–2.5x |
304 vs 316 — nejčastější otázka
316 obsahuje 2–3 % molybdenu. To je vše. Tento malý přídavek výrazně zlepšuje odolnost proti důlkové korozi v prostředí s chloridy (slaná voda, bělidla, některé kyseliny). Ve většině vnitřních prostředí není žádný rozdíl.
| Prostředí | 304 | 316 |
|---|---|---|
| Vnitřní, suché, atmosférické | V pořádku | Zbytečné |
| Venkovní, městská atmosféra | V pořádku | Zbytečné |
| Zpracování potravin, mírné kyseliny | V pořádku | Lepší |
| Mořské prostředí / šplíchání slané vody | Skvrny na povrchu, možná důlková koroze | V pořádku |
| Trvalé ponoření ve slané vodě | Důlková koroze v řádu týdnů | Může stále vyžadovat 317 nebo super duplex |
| Roztoky chloridů (>100ppm Cl−) | Důlková koroze | Dobrá odolnost |
| Chloridy za vysoké teploty (>60°C) | Riziko SCC | Snížená, ale ne imunní |
303 — zkratka k obrábění
303 je 304 s přidanou sírou (min. 0.15 %). Síra vytváří vměstky podporující lámání třísky, díky nimž se materiál obrábí jako mosaz. Trvanlivost nástroje se zdvojnásobí, doba cyklu klesne o 30–40 %. Daň za to: nižší korozní odolnost a nemožnost spolehlivého svařování.
17-4PH — tvrdost + korozní odolnost
17-4PH je precipitačně vytvrzovaná nerezová ocel. Obrábíte ji ve stavu po rozpouštěcím žíhání (měkká, ~35 HRC) a potom ji umělým stárnutím převedete na H900 s 40 HRC. Je to odpověď na situaci, kdy potřebujete současně tvrdost i korozní odolnost — což 304 a 316 nenabídnou.
| Stav | Teplota/čas | HRC | Pevnost v tahu (MPa) | Poznámky |
|---|---|---|---|---|
| A (po rozpouštěcím žíhání) | 1040°C / ochlazení na vzduchu | 33–38 | 1035 | Obrábět v tomto stavu |
| H900 | 480°C / 1 h | 40–44 | 1310 | Nejběžnější stav po stárnutí |
| H1150 | 620°C / 4 h | 28–36 | 1000 | Přestárnutý stav pro houževnatost |
Obrábění nerezu — bez obalu
Austenitická nerez (304, 316) je pověstně obtížně obrobitelná. Zpevňuje se za studena, zadírá a generuje vysoké teplo. Co skutečně funguje:
| Pravidlo | Detail |
|---|---|
| Nízký posuv, vysoké otáčky | Posuv držte dostatečně velký, abyste se dostali pod zpevněnou vrstvu. Nikdy nezastavujte — nástroj tře a místo zpevní. |
| Jen ostré nástroje | Tupé nástroje vytvářejí větší zpevnění. Stopkové frézy vyměňujte dřív, než vypadají opotřebeně. Používejte TiAlN nebo diamantem potažené nástroje. |
| Zaplavení chladicí kapalinou | Nerez generuje hodně tepla. Zaplavená chladicí kapalina je povinná u každého delšího řezu. Samotné ofukování vzduchem nestačí. |
| Tuhé upnutí | Nerez tvrdě tlačí zpět. Používejte co nejkratší nástroj, minimalizujte vyložení, tuhé upínání obrobku. |
| Odvod třísky | Nerezová tříska je dlouhá a může se znovu prořezávat. Používejte nástroje s geometrií lamače třísky a při dostupnosti vysokotlakou chladicí kapalinu. |
| Počítejte s 2x vyšší cenou oproti uhlíkové oceli | Pomaléjší posuvy, rychlejší opotřebení nástroje, více seřízení. Obrábění nerezu stojí u stejné geometrie zhruba dvakrát víc než 4140. |
Časté chyby
| Chyba | Co se stane | Správný postup |
|---|---|---|
| Předepsání 316, když stačí 304 | Platíte o 30–50 % víc bez jakéhokoli přínosu | 316 používejte jen při doložené expozici chloridům/kyselinám |
| Použití 303 na svařované sestavy | Síra způsobuje pórovitost a praskání svaru | Na jakékoli svařované díly používejte 304 |
| Zastavení nástroje při obrábění 304 | Povrch se zpevní, nástroj chvěje, díl je zmetek | Nástroj držte v pohybu. Nikdy nezastavujte uprostřed řezu. |
| Nezohlednění růstu 17-4PH | Stárnutý díl vyjde nad rozměr | Obrábějte o 0.01–0.03mm pod rozměrem před stárnutím |
| Použití nerezu na vysokopevnostní aplikaci | Mez kluzu 304 je jen 205 MPa — méně než hliník 6061-T6 | Potřebujete pevnost? Použijte 17-4PH nebo přejděte na legovanou ocel |
| Označení „nerez“ bez jakosti | Dodavatel pošle to nejlevnější — může to být 201 nebo 430 | Vždy specifikujte: „nerez 304“ nebo „nerez 316L“ |
Kterou jakost nerezové oceli mám předepsat?
Začněte u 304, pokud nemáte doložený důvod k jiné volbě — je to nejlepší všestranná jakost, svařitelná a tvářitelná, a pokrývá 80 % potřeb s nerezí. Po 316/316L sáhněte jen při konkrétní expozici chloridům nebo kyselinám, protože jeho 2–3 % molybdenu kupují odolnost proti důlkové korozi a stojí o 30–50 % víc. 303 použijte tam, kde vyhrává obrobitelnost: síra v množství min. 0.15 % zajistí řezání jako u mosazi, trvanlivost nástroje se zdvojnásobí a doba cyklu klesne o 30–40 %, ale svařovat se nedá spolehlivě. Pro tvrdost a korozní odolnost současně zvolte 17-4PH.
Kdy se 316 skutečně vyplatí oproti 304?
Jen tehdy, když můžete ukázat na doloženou expozici chloridům nebo kyselinám. 316 obsahuje 2–3 % molybdenu a tento malý přídavek tvoří celý rozdíl: v suché vnitřní nebo venkovní městské atmosféře jsou obě jakosti nerozlišitelné a 316 je zbytečná. Při šplíchání mořské vody 304 tvoří skvrny a může důlkově korodovat; při trvalém ponoření ve slané vodě důlkově koroduje v řádu týdnů. Nad 60°C v prostředí chloridů nese 304 riziko SCC, zatímco u 316 je snížené, ale ne nulové. Roztoky chloridů nad 100ppm Cl vyžadují jakost s molybdenem.
Jak obrábět 304 a 316, aniž bych díl zkazil?
Režim poruchy je zpevňování za studena, proto se všechna pravidla točí kolem toho, aby nástroj nikdy netřel. Nástroj držte v pohybu a nikdy nezastavujte uprostřed řezu — nástroj tře, místo zpevní, rozchvěje se a díl je zmetek. Používejte jen ostré nástroje, stopkové frézy měňte dřív, než vypadají opotřebeně, a dejte přednost TiAlN nebo diamantovým povlakům. Zaplavená chladicí kapalina je u delších řezů povinná, protože nerez generuje hodně tepla, a samotný ofuk vzduchem nestačí. Počítejte s přibližně dvojnásobnou cenou obrábění oproti stejné geometrii v 4140.
Jak z 17-4PH dostat správnou tvrdost?
Berte stav jako součást výkresu. Obrábějte ji ve stavu po rozpouštěcím žíhání s ochlazením na vzduchu při 1040°C, což dává 33–38 HRC a pevnost v tahu 1035 MPa, poté stárněte na H900 pro 40–44 HRC a pevnost 1310 MPa. Když je houževnatost důležitější než špičková pevnost, použijte přestárnutý stav H1150 při 620°C po dobu 4 h, který klesne na 28–36 HRC. Počítejte s růstem: slitina během stárnutí expanduje o 0.0005–0.001 in/in, takže obrábějte pod rozměrem nebo si na něj nechte 0.01–0.03mm.