2. Materiály a jejich charakteristiky Austenitické, duplexní, feritické, martenzitické a precipitačně vytvrzené oceli. Značení, vlastnosti a použití.

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "2. Materiály a jejich charakteristiky Austenitické, duplexní, feritické, martenzitické a precipitačně vytvrzené oceli. Značení, vlastnosti a použití."

Dalibor Šimek
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 2. Materiály a jejich charakteristiky Austenitické, duplexní, feritické, martenzitické a precipitačně vytvrzené oceli. Značení, vlastnosti a použití. Materiál Nerezové (korozivzdorné) oceli patří mezi legované oceli a mají: min. 10,5% Cr max. 1,2 % C Značení: legující prvky, [%] (ČSN EN Systémy označování ocelí, ČSN EN Korozivzdorné oceli) značka: např. X5CrNi18-10 (původně DIN) vysokolegovaná (> 5 % jednoho prvku) obsah C [100 %] - zde 0,05% konkrétní ocel ve skupině číslo materiálu: např. tatáž ocel ( třída oceli ) ocel korozivzdorná ocel mající 2,5 % Ni, bez Mo, Nb, Ti Skupina 44 je s molybdenem Nerezové konstrukce 1

1,2 % C Značení: legující prvky, [%] (ČSN EN 10027 Systémy označování ocelí, ČSN EN 10088 - Korozivzdorné oceli) značka: např.

2 Z hlediska navrhování je důležité zpevnění tvarováním za studena (vede k vyšší smluvní mezi kluzu f y i vyšší mezi pevnosti f u ): třída podle zpracování za studena: CP350 až CP700 (odpovídající C700 až C1000 pro f u ) zvýšená 0,2 % (smluvní) mez kluzu f y v [MPa] (Eurokód připouští běžný návrh pouze pro třídu CP350, resp. C700) Tyto třídy zaručí výrobce (např. u trubek), nebo musí potvrdit zkušebna. Podle hlavních vlastností (ČSN EN 10088: Korozivzdorné oceli): a) Oceli odolné korozi: Chrom vytváří povlak oxidu chromu, "pasivní vrstvu" (sama se obnovuje). (Oceli 1.40, 1.41, 1.43, až 1.46: např. běžné , , ) b) Oceli žáruvzdorné: Mají dobrou odolnost proti oxidaci a plynům při teplotách > 500 ºC. (Oceli 1.47, 1.48) c) Oceli žáropevné: Mají dobrou odolnost proti deformaci při zatížení a teplotách > 500 ºC. (Oceli 1.49) Nerezové konstrukce 2

u trubek), nebo musí potvrdit zkušebna. Podle hlavních vlastností (ČSN EN 10088: Korozivzdorné oceli): a) Oceli odolné korozi: Chrom vytváří povlak oxidu chromu, "pasivní vrstvu" (sama se obnovuje).

3 Redukční součinitele při požáru: porovnání uhlíkové a nerezové oceli 1,0 E a, / E a pro modul pružnosti 0,8 0,6 0,4 0,2 uhlíková ocel nerezové oceli pro 800 ºC: pro nerezové cca 7x vyšší 0 20º 200º 400º 600º 800º 1000º 1200ºC T [º C] pro mez kluzu f y, / f y 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 20º nerez nerez º uhlíková ocel nerez nerez nerez º 600º 800º 1000º 1200ºC pro 800 ºC: pro nerezové cca 2x vyšší T [º C] Nerezové konstrukce 3

C] pro mez kluzu f y, / f y 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 20º nerez 1.4362 nerez 1.4003 200º uhlíková ocel nerez 1.

4 Rozdělení podle mikrostruktury: feritické oceli martenzitické oceli (C < 0,8 %, magnetické, hůře svařitelné), (C < 1,0 %, magnetické, tvrdé - na ložiska apod., precipitačně vytvrzené oceli (dodatečné tepelné vytvrzení martenzitu), austenitické oceli (Cr %, Ni 8,5-14,5 %, Mo 2-2,5%) nemagnetické, ve stavebnictví nejběžnější, austeniticko-feritické (duplexní) oceli (Cr %, Ni 4,5-6,5 %, Mo 2,5-3,5 %, N 0,1-0,22 %) lepší, vyšší pevnost, větší odolnost proti korozi, dražší, mosty. Ni [%] precipitačně vytvrzené oceli martenzitické oceli austenitické oceli austeniticko-feritické oceli feritické oceli Cr [%] Nerezové konstrukce 4

nejběžnější, austeniticko-feritické (duplexní) oceli (Cr 21-23 %, Ni 4,5-6,5 %, Mo 2,5-3,5 %, N 0,1-0,22 %) lepší, vyšší pevnost, větší odolnost proti korozi, dražší,

5 Příklad typických struktur: feritická ocel martenzitická ocel austenitická ocel duplexní ocel Nerezové konstrukce 5

6 Třídy obsažené v ČSN EN : třída oceli American Iron and Steel Institute/ American Society for Testing and Materials podle AISI/ASTM Chromniklové austenitické LN , L LN Chromniklmolybdenové austenitické , , L LN Ti LN L Super austenitické (zlepšené protikorozní vlastnosti, cca 25%Cr, 7%Ni, 3,5%Mo, N) % molybdenum Duplexní Feritické weldable Nerezové konstrukce 6

4404, 1.4432, 1.4435 316L 1.4406 316LN 1.4571 316Ti 1.4439 317LN 1.4539 904L Super austenitické 1.

7 Nové druhy nerezových ocelí pro stavební konstrukce (levnější): 1. Nízkolegovaná duplexní ocel ( lean duplex grade): (LDX 2101, podle ASTM S32101) složení: 0,03% C; 21,5 % Cr; 5% Mn; 1,5% Ni; 0,3% Mo; 0,22% N vlastnosti: vysoká pevnost (f y 450 MPa; f u 650 MPa; 30%; KV 20º C 60 J; = 0, ), dobrá svařitelnost, jako u ostatních duplexních ocelí, korozní odolnost jako u austenitických ocelí, dobrá únosnost při únavě. 2. Feritické oceli: (podle ASTM 441) - X2CrTINb18 legury zlepšují svařitelnost a tvárnost (podle ASTM 444) - X2CrMoTi18-2 legury zlepšují odolnost proti korozi Nerezové konstrukce 7

KV 20º C 60 J; = 0,0000135), dobrá svařitelnost, jako u ostatních duplexních ocelí, korozní odolnost jako u austenitických ocelí, dobrá únosnost při únavě.

8 Mechanické vlastnosti nerezových ocelí: nelineární pracovní diagram (Ramberg-Osgoodův model) jiné vlastnosti příčně, podélně, v tlaku, v tahu [MPa] korozivzdorné oceli [MPa] tlak - příčně tah - příčně tlak - podélně tah - podélně uhlíkové oceli Pozn.: Eurokód dovoluje počítat s jednotnými návrhovými hodnotami, stvenými pro podélný tah. Nerezové konstrukce 8

tlak - příčně tah - příčně tlak - podélně tah - podélně uhlíkové oceli Pozn.

9 Běžné výpočty podle ČSN EN : E = MPa (G = MPa) f y (smluvní mez kluzu) a f u (mez pevnosti) podle tříd a tloušťky t: např. nejběžnější oceli, pro t 6 mm (resp. 75 mm): (austenitická) f y = 230 (210) MPa f u = 540 (520) MPa (austenitická) f y = 240 (220) MPa f u = 530 (520) MPa (duplexní) f y = 480 (460) MPa f u = 660 (640) MPa tažnost vysoká (40 60 %), velká tepelná roztažnost ( = 0, , běžná ocel 0, ), křehkolomové vlastnosti výborné až do - 40º C. Nerezové konstrukce 9

4401 (austenitická) f y = 240 (220) MPa f u = 530 (520) MPa 1.

10 Náročnější výpočty (v souladu s ČSN EN ): Ramberg-Osgoodův model: 0.2 = f y f e = E E 0, f y n R-O parametr f x f e f u f max f p 0.2 = f y Běžný model: E 1 f max = f E E o,e e 0.2 = a) max max E o,e e E b) p 0,2 o,x max a) max u Pro deformace nad smluvní mezí kluzu (pro f ) doporučuje Eurokód vhodnější vztah, platný f y v souladu s experimenty až do 10 %: max f 0,2 f 0,1 0,001 0,002 c) f 0,2 fy fy = u E E m fy f y m f 0.2 u fu f f y y u 1 E f u 0,002 o,max max Nerezové konstrukce d) 10

002 a) max max E o,e e E b) p 0,2 o,x max a) max u Pro deformace nad smluvní mezí kluzu (pro f ) doporučuje Eurokód vhodnější

11 Výběr korozivzdorní oceli pro konstrukce (v souladu s ČSN EN ): Třída oceli Typ prostředí a korozní kategorie Venkovské Městské Průmyslové Přímořské N S V N S V N S V N S V uvnitř lze - - uvnitř lze často čistit často čistit často čistit - často čistit lze lze lze lze často čistit často čistit lze lze lze lze lze lze lze lze lze lze N nízká korozní agresivita (nízká vlhkost a teploty), S střední (typická) korozní agresivita, V vysoká korozní agresivita (vysoká vlhkost, teplota znečistění). Nerezové konstrukce 11

4362 1.4401 1.4404 1.4406 1.4571 lze lze lze lze často čistit často čistit 1.4439 1.4462 1.4529 1.

12 Příklady použití korozivzdorných ocelí na stavební konstrukce: Austenitické oceli (nižší f y, , ): (X5CrNi18-10) - malé protikorozní nároky (levnější), [v USA 304] (X5CrNiMo ) - vyšší korozní odolnost, plechy a profily s pískovanými a elektroleštěnými povrchy [316], (X2CrNiMo ) - vyšší korozní odolnost, střešní plechy, táhla na mostech [316 L], (X5CrNiMo ) - lisované profily se saténovou úpravou, pavoukové držáky skleněných tabulí apod. Austeniticko-feritické (duplexní) oceli (vysoké f y, ): (X2CrNiN23-4) - exponované nosné části konstrukcí, (X2CrNiMoN22-5-3) - vysoká korozní odolnost (též vůči chloridům, SO 2,...) exponované nosné části mostů. spec. (X2CrNiMoCu ) - vysoká smluvní mez kluzu (f y = 500 MPa), použitá na La Grande Arche, , (X2CrNiMo18-4-3) - vysoká korozní odolnost, použita na zábradlí mostů. Nerezové konstrukce 12

4404 (X2CrNiMo17-12-2) - vyšší korozní odolnost, střešní plechy, táhla na mostech [316 L], 1.4432 (X5CrNiMo17-12-3) - lisované profily se saténovou úpravou, pavoukové držáky skleněných tabulí apod.

Podobné dokumenty

2. Materiály a jejich charakteristiky Austenitické, duplexní, feritické, martenzitické a precipitačně vytvrzené oceli. Značení, vlastnosti a použití.

2. Materiály a jejich charakteristiky Austenitické, duplexní, feritické, martenzitické a precipitačně vytvrzené oceli. Značení, vlastnosti a použití. Materiál Nerezové (korozivzdorné) oceli patří mezi