Při výběru nerezového spojovacího materiálu se nejčastěji rozhoduje mezi dvěma austenitickými ocelemi: 1.4301 (americké označení AISI 304) a 1.4404 (AISI 316L). Obě jsou nemagnetické austenitické chrom-niklové oceli, ale liší se ve dvou zásadních bodech – v obsahu molybdenu a v obsahu uhlíku. Právě tyto dva prvky rozhodují o korozní odolnosti, svařitelnosti i o tom, zda spojovací díl ponese označení A2, nebo A4. V tomto článku si vysvětlíme rozdíly fakticky a prakticky, abyste pro svou aplikaci zvolili správný materiál.
Chemické složení: kde je rozdíl
Obě oceli vycházejí ze stejného základu – přibližně 18 % chromu a 8–10 % niklu. Klíčové odlišnosti shrnuje tabulka:
| Prvek | 1.4301 (AISI 304) | 1.4404 (AISI 316L) |
|---|---|---|
| Chrom (Cr) | ~ 17,5–19,5 % | ~ 16,5–18,5 % |
| Nikl (Ni) | ~ 8–10,5 % | ~ 10–13 % |
| Molybden (Mo) | není (zbytkový) | ~ 2–2,5 % |
| Uhlík (C) | max. 0,07 % | max. 0,03 % |
Dvě věci jsou zásadní: 1.4404 obsahuje navíc molybden a má výrazně nižší obsah uhlíku (max. 0,03 % oproti max. 0,07 % u 1.4301). Obě tyto vlastnosti přímo souvisejí s tím, kde a jak materiál obstojí.
Molybden: proč je 1.4404 odolnější vůči chloridům
Přídavek přibližně 2 % molybdenu je hlavní důvod, proč se 1.4404 (a obecně řada 316) používá v náročnějších prostředích. Molybden zásadně zvyšuje odolnost proti bodové (pitting) a štěrbinové korozi, zejména v prostředí s chloridy – tedy u mořské vody, solných roztoků, bazénové chemie nebo posypových solí. Zatímco 1.4301 v takovém prostředí časem koroduje, 1.4404 si zachovává pasivní vrstvu výrazně déle. Proto se 1.4404 (a příbuzný 1.4401) označuje jako „kyselinovzdorná“ ocel.
Nízkouhlíkové „L“ provedení a mezikrystalová koroze
Písmeno L v označení 316L (resp. nižší poslední číslice u 1.4404 oproti 1.4401) znamená Low carbon – nízký obsah uhlíku. To má praktický význam hlavně při svařování. Při ohřevu v teplotním rozmezí zhruba 450–850 °C může uhlík reagovat s chromem a tvořit na hranicích zrn karbidy chromu. Tím se okolí hranic zrn ochudí o chrom (tzv. senzibilizace) a materiál se stane náchylným k mezikrystalové korozi.
Nízký obsah uhlíku u 1.4404 (max. 0,03 %) tomuto jevu prakticky zabraňuje – není dost uhlíku na to, aby se vyloučilo kritické množství karbidů chromu. Proto je 1.4404 odolný vůči mezikrystalové korozi i ve svařeném stavu a hodí se pro svařované konstrukce silnějších průřezů bez nutnosti následného tepelného zpracování.
Svařování
Obě oceli mají dobrou svařitelnost běžnými metodami (TIG, MIG/MAG, obalená elektroda). Rozdíl je v chování po svaření: u 1.4301 může u silnějších svařenců dojít k senzibilizaci a hrozí mezikrystalová koroze v tepelně ovlivněné oblasti. Tam, kde se intenzivně svařuje a kde má spoj následně pracovat v korozním prostředí, je proto bezpečnější sáhnout po nízkouhlíkovém 1.4404. U běžných spojovacích dílů, kde se nesvařuje, tento problém odpadá a 1.4301 plně postačí.
Vztah k označení A2 a A4 u spojovacího materiálu
U šroubů, matic a podložek se nepoužívají hutní značky materiálu, ale skupiny podle normy ISO 3506. Zjednodušeně platí:
- A2 – austenitická nerez bez molybdenu, typicky 1.4301 / AISI 304.
- A4 – austenitická nerez s molybdenem, typicky 1.4401 / AISI 316, případně 1.4404 / 316L v nízkouhlíkovém provedení.
Z toho plyne praktické pravidlo: pokud váš projekt vyžaduje materiál 1.4301, hledáte v sortimentu šrouby A2. Pokud potřebujete molybdenem legovanou nerez 1.4401/1.4404, volíte odolnější šrouby A4. Vztah označení A2 a A4 k jednotlivým třídám pevnosti a prostředím rozebíráme podrobně v článku Nerez A2 vs A4.
Kdy který materiál zvolit
Rozhodování lze zjednodušit do několika bodů:
- Vnitřní a běžné venkovní prostředí (interiéry, suchý exteriér, městská atmosféra bez soli) – postačí 1.4301 / A2.
- Přímoří, bazény, chemicky agresivní a chloridové prostředí – volte 1.4401/1.4404 / A4 kvůli molybdenu.
- Svařované konstrukce v korozním prostředí – volte nízkouhlíkový 1.4404 / 316L, který odolává mezikrystalové korozi i po svaření.
- Potravinářství, farmacie, čisté provozy – zpravidla 1.4404 kvůli kombinaci korozní odolnosti a svařitelnosti.
Materiál 1.4404 je dražší než 1.4301 (kvůli molybdenu a vyššímu obsahu niklu), takže nemá smysl jej předimenzovávat tam, kde to prostředí nevyžaduje. Naopak podcenění prostředí u A2 vede k rezavění a předčasné výměně spoje.
Magnetismus, pevnost a cena v praxi
Obě oceli jsou v základním (žíhaném) stavu austenitické, tedy nemagnetické nebo jen slabě magnetické. U spojovacích dílů ale tváření za studena (válcování závitu, lisování hlavy) může vyvolat částečnou magnetizaci – lehká přitažlivost magnetu proto neznamená, že jde o nekvalitní nebo „falešnou“ nerez. Z hlediska pevnosti jsou obě oceli ve výchozím stavu měkčí než kalitelné uhlíkové oceli, proto se nerezové šrouby dodávají v třídách jako A2-70 a A4-80, kde pevnost zajišťuje tváření za studena, nikoli kalení. Cenově je 1.4404 dražší než 1.4301 kvůli obsahu molybdenu a vyššímu podílu niklu – rozdíl bývá citelný zejména u větších odběrů, takže předimenzování materiálu tam, kde to prostředí nevyžaduje, zbytečně zvyšuje náklady projektu.
Shrnutí
1.4301 (AISI 304, skupina A2) a 1.4404 (AISI 316L, skupina A4) se liší přídavkem molybdenu a obsahem uhlíku. Molybden dělá z 1.4404 materiál odolný vůči chloridové korozi, nízký uhlík mu dává odolnost proti mezikrystalové korozi ve svařeném stavu. Pro běžná prostředí volte A2 / 1.4301, pro chloridy, přímoří a svařované korozní aplikace A4 / 1.4404. Související volbu pevnostní třídy a normy řeší naše články o normách a materiálech a o třídě pevnosti 8.8.
Časté dotazy
Jaký je hlavní rozdíl mezi 1.4301 a 1.4404?
1.4404 (316L) obsahuje navíc přibližně 2 % molybdenu a má nižší obsah uhlíku (max. 0,03 %) než 1.4301 (304, max. 0,07 %). Díky molybdenu je odolnější vůči chloridové korozi a díky nízkému uhlíku vůči mezikrystalové korozi po svaření.
Co znamená písmeno L u 316L?
L znamená Low carbon, tedy nízký obsah uhlíku (max. 0,03 %). Nízký uhlík brání vzniku karbidů chromu na hranicích zrn při svařování a tím chrání před mezikrystalovou korozí.
Odpovídá 1.4301 skupině A2 a 1.4404 skupině A4?
Ano, zjednodušeně. A2 je austenitická nerez bez molybdenu (typicky 1.4301 / AISI 304), A4 je nerez s molybdenem (typicky 1.4401 / AISI 316, v nízkouhlíkovém provedení 1.4404 / 316L).
Kdy musím použít 1.4404 místo 1.4301?
V chloridovém a přímořském prostředí, u bazénové a chemicky agresivní expozice a u svařovaných konstrukcí, které mají odolávat korozi. Pro běžné vnitřní a suché venkovní použití postačí 1.4301.
Lze 1.4301 i 1.4404 svařovat?
Ano, obě oceli jsou dobře svařitelné běžnými metodami. U 1.4301 ale u silnějších svařenců hrozí senzibilizace a mezikrystalová koroze, zatímco nízkouhlíkový 1.4404 jí odolává i ve svařeném stavu.