Stal nierdzewna

Korozja

Korozja to proces niszczenia materiałów w wyniku reakcji chemicznej lub elektrochemicznej przebiegającej na granicy zetknięcia z otaczającym je środowiskiem. Terminem tym określa się przede wszystkim niszczenie metali, rzadziej materiałów niemetalicznych, takich jak: materiały budowlane, tworzywa sztuczne itp. Korozja to bardzo duży problem gospodarczy – spowodowane nią straty szacuje się na 3-5% PKB w krajach rozwiniętych gospodarczo. Ma ona również znaczny wpływ na walory estetyczne wyrobów, które w obecnych czasach mają bardzo duże znaczenie. Metody nakładania powłok natomiast nie zawsze są wystarczająco efektywne, wymagają dodatkowych nakładów finansowych i regularności w stosowaniu.

Najlepsze rozwiązanie - stal nierdzewna

Stal nierdzewna to stop żelaza z chromem zawierający 12 - 30 % chromu, do 30 % niklu lub do 24 % manganu oraz kilkuprocentowe wartości molibdenu, krzemu, miedzi, tytanu, niobu, azotu. Wybór właściwej stali do konkretnych warunków ogranicza ryzyko powstania korozji. Pomimo, że chrom, nikiel, mangan i inne pierwiastki stopowe mają dość duży udział w stali nierdzewnej, podstawowym pierwiastkiem pozostaje żelazo oraz jego stop z węglem, tzn. stal. Stal nierdzewną dzielimy według jej składu chemicznego oraz struktury na następujące grupy podstawowe: martenzytyczne (hartowane), ferrytyczne, austenityczne, austenityczno-ferrytyczne (duplex).

Jak to działa?

Kluczem do niezwykłej odporności na korozję jest chrom, który w wyniku reakcji z atmosferą tworzy na powierzchni cienką warstwę tlenu w sposób naturalny. Jest to normalny stan powierzchni stali nierdzewnej, znany jako stan pasywny. Warstwa ta ulega regeneracji przy pojawianiu się mechanicznych uszkodzeń (na przykład zarysowanie lub obróbka skrawaniem), co oznacza samo naprawiający się własny system zabezpieczenia przed korozją. 

Bez chromu nie ma pasywacji! Stale nierdzewne muszą cechować się zawartością chromu w ilości co najmniej 10,5% (wagowo) oraz maksymalną zawartością węgla w ilości 1,2%. Jest to definicja stali nierdzewnych podana w normie EN 10088-1. Odporność na korozję tych stali może być wzmocniona poprzez pierwiastki stopowe, takie jak: nikiel, molibden, azot i tytan.

Tabela gatunków stali nierdzewnych

STALE AUSTENITYCZNE
Spośród wszystkich podstawowych gatunków stali nierdzewnych cechują się największą odpornością
na korozję, którą można podwyższać poprzez zwiększenie zawartości molibdenu i miedzi. Bardzo
ważną cechą jest ich wysoka ciągliwość i sprężystość. W celu uzyskania wymaganych właściwości
zmienia się ich skład poprzez dodanie pierwiastków stopowych podwyższających:
- ogólną odporność na korozję (chrom, molibden, miedź, krzem, nikiel)
- własności mechaniczne (azot)
- skrawalność (siarka, selen, fosfor, ołów, miedź)
- odporność na pękanie spawów (mangan)
- odporność na korozję punktową i szczelinową (molibden, krzem, azot)
- odporność na odprysk korozyjny (ograniczenie zawartości fosforu, arsenu, antymonu)
- stabilność w stanie ciekłym (molibden, tytan, niob, bor)
- żaroodporność (chrom, aluminium, krzem, nikiel).

STALE MARTENZYTYCZNE
Ich odporność na korozję jest niska. Mogą mieć zastosowanie w kontakcie z kwasem azotowym, bornym, octowym, benzoesowym, olejowym, pikrynowym, z węglanami, azotanami i ługami. Ich odporność na korozję spada wraz ze wzrostem temperatury. Odporność na korozję atmosferyczną jest dostateczna jedynie przy bardzo czystym powietrzu.

STALE FERRYTYCZNE
Granica plastyczności tych stali jest nieco wyższa niż stali austenitycznych. Wysoka zawartość chromu sprawia, że cechują się wyższą odpornością korozyjną w środowisku tlenowym niż stale martenzytyczne. Mają zastosowanie w przemyśle chemicznym, w środowisku kwasu azotowego, transporcie, technice
powietrznej, architekturze. Nie są jednak odpowiednie do wszystkich środowisk przemysłowych. Nie nadają się do konstrukcji spawanych.

STALE AUSTENITYCZNO-FERRYTYCZNE (DUPLEX)
Są one w wielu ośrodkach odporniejsze na korozję naprężeniową niż stale czysto austenityczne
i cechują się lepszą zdolnością do pasywacji od stali o strukturze ferrytycznej. Łączą w sobie zalety stali ferrytycznych (m.in. wyższa wytrzymałość, mniejszy współczynnik rozszerzalności cieplnej, lepsza spawalność) z niektórymi zaletami stali austenitycznych (np. mniejsza skłonność do rozrost ziarn, wyższa udarność).