Početna
Nehrđajući čelik ili korozijski postojani čelik je slitina željeza i najmanje 10,5 % kroma (moderni nehrđajući čelici sadrže i do 30% kroma), za razliku od običnog čelika koji brzo oksidira na zraku (oksid je crvene boje) ako nije na neki zaštićen od korozije. Osim legiranja s najmanje 10,5% kroma, da bi čelik bio korozijski postojan (pasivan), mora biti ispunjen još jedan uvjet a to je postojanje homogene monofazne feritne, austenitne ili martenzitne mikrostrukture, radi izbjegavanja opasnosti od nastanka područja s različitim elektropotencijalom od potencijala osnovne mase.
Pored kroma postojanost prema koroziji povećava se dodatkom nikla. Kombinacijom legiranja kromom i niklom razvijeni su čelici tipa 18/8 (18% Cr i 8% Ni), s austenitnom mikrostrukturom koji su otporni na djelovanje kiselina. Legiranje molibdenom omogućava lakše pasiviziranje, te poboljšava korozijsku postojanost i otpornost na jamičastu koroziju Cr-Ni čelika. Legiranjem jakim karbidotvorcima (npr. titanij, niobij) omogućava se izbjegavanje pojave interkristalne korozije.
Općenito vrijedi da skupina korozijski postojanih čelika mora sadržavati :
– feritotvorce : krom, silicij, aluminij, molibden, niobij, titanij, vanadij
– austenitotvorce : nikal, mangan, bakar, (kobalt), dušik.
Što je korozija???
Korozija predstavlja razaranje metala ili legura zbog njihovog djelovanja s vanjskim medijem. Uvjeti međudjelovanja i svojstva medija određuju vrstu korozije, pa tako postoji plinska, atmosferska, podvodna, biološka korozija itd. Prema načinu razaranja metala postoje sljedeći oblici korozije :
– opća (jednolično odnošenje površine)
– jamičasta (točkasta, rupičasta, “pitting“)
– interkristalna
– napetosna itd.
Korozijska postojanost predstavlja sposobnost materijala da se suprotstavi negativnom djelovanju korozijskog medija pomoću usporavanja njegovog djelovanja.
Vrste nehrđajućih čelika :
– Prokrom (isto što i Inoks) je sinonim za trgovački naziv nehrđajućeg čelika, a odnosi se uglavnom na relativno mekane. nemagnetične, austenitne čelike koji sadrže nikal.
Korozijski postojani čelici dijele se prema nastaloj mikrostrukturi na :
– feritne
– austenitne
– austenitno-feritne (dupleks)
– martenzitne
– precipitacijski očvrsnute čelike koji pripadaju posebnoj skupini visokočvrstih čelika.
Navesti ćemo samo one vrste koje se odnose na kućansku i osobnu uporabu :
– Feritni nehrđajući čelici sadrže 13 – 17% kroma i manje od 0,1% ugljika, te imaju feritnu mikrostrukturu bez sposobnosti fazne transformacije i usitnjenja kristalnog zrna. Usitnjenje zrna moglo bi se postići u nekim slučajevima pomoću hladne deformacije (stupanj deformacije 30 – 50%), te rekistalizacijskim žarenjem (npr. 615 °C/15 minuta; hlađenje na zraku ili vodi). Feritni nehrđajući čelici su visoko korozijski otporni na djelovanje dušične kiseline i njenih vodenih otopina, amonijevoj salitri, te smjesi dušične, fosforne i solne kiseline. Nasuprot tome, nisu otporni na djelovanje rastaljenih metala (aluminij, antimon, olovo), amonijevog biflourida, barijevog klorida, broma, octene kiseline itd.
Ostala svojstva feritnih nehrđajućih čelika su : relativno su mekani, magnetični, slabo zavarljivi zbog sklonosti pogrubljenju kristalnog zrna (> 900 °C), skloni pojavi “krhkosti 475“ pri izloženosti temperaturi 350 – 520 °C, skloni stvaranju krhke sigma faze (520 – 850 °C), slaba deformabilnost, dobra obradljivost odvajanjem čestica (bolja od austenitnih), loša postojanost u kloridnim otopinama (npr. morska voda), nisu osjetljivi na pojavu napetosne korozije, dodatkom molibdena povećava im se otpornost na jamičastu koroziju, ekonomski prihvatljiviji od ostalih nehrđajućih čelika, skloni lomu pri niskim temperaturama. Uklanjanje ili smanjenje navedenih nedostataka može se postići povišenjem udjela kroma, sniženjem udjela ugljika, te legiranjem s molibdenom i niklom (eventualno titanom i niobijem). Znatna poboljšanja svojstava postižu se porastom čistoće feritnih čelika, tj. dobivanjem vrlo niskih udjela nečistoća i primjesa pomoću suvremenih metoda rafinacije (npr. indukcijska vakuumska peć, elektronski mlaz i sl.). Zbog niskih udjela “dodataka“ takvi čelici se nazivaju ELA čelici (eng. Extra Low Additions).
Neki primjeri feritnih nehrđajućih čelika :
– Čelik 4174 (X6 Cr 17), vlačne je čvrstoće od 450 – 600 N/mm2, granice razvlačenja 270 N/mm2, istezljivosti do 20%. Primjenjuje se kao korozijski postojani pribor za jelo (osim oštrice noža), dijelovi kućanskih aparata, dijelovi uređaja u proizvodnji dušične kiseline i sapuna, te u petrokemijskoj industriji.
– Čelik X6 CrMo 17 (1,1% molibdena), vlačne je čvrstoće od 450 – 600 N/mm2, granice razvlačenja 270 N/mm2, istezljivosti do 20%. Primjenjuje se zbog posebne otpornosti na slanu vodu i organske kiseline, za auto-dijelove, okvire prozora, prevlake hladnjaka, ručke na vratima, okvire ogledala na automobilima.
– Austenitni nehrđajući čelici uglavnom sadrže 0,02 – 0,15% ugljika, 15 – 20% kroma, 7 – 20% nikla, uz moguće dodavanje određene količine molibdena, titanija, niobija, tantala, dušika. Svi dodaci, osim dušika, dovode do pojave ferita u mikrostrukturi. Glavna prednost ove skupine čelika je otpornost na interkristalnu koroziju, a glavni nedostatak austenitnih čelika predstavlja sniženje granice razvlačenja zbog manjeg udjela ugljika.
Glavna svojstva austenitnih nehrđajućih čelika su : nema mogućnosti usitnjavanja zrna, nemagnetični su, veće su napetosti i deformacije tijekom zavarivanja nego kod feritnih čelika, odlična plastičnost, legiranjem s molibdenom, volframom i vanadijem postiže se dobra otpornost prema puzanju pri temperaturama iznad 600 °C, visoka žilavost, oksidacijska i korozijska otpornost, visok odnos čvrstoća/masa, dobra svojstva pri niskim temperaturama, postojana austenitna struktura od “solidus“ temperature do ispod sobne temperature, kubično plošno centrirana kristalna rešetka koja osigurava visoku deformabilnost, nisu skloni povećanju kristalnog zrna u zoni utjecaja topline tijekom zavarivanja.
Na primjer čelik X12 CrNi 18 8, vlačne je čvrstoće 700 N/mm2, granice razvlačenja 215 N/mm2, istezljivosti do 50%, tvrdoća 180 HB. Primjenjuje se kao standardni tip čelika za predmete u kućanstvu, aparate i uređaje u prehrambenoj industriji, u mljekarama, u pivovarama, ortopediji. Primjenjiv je do 300 °C.
– Martenzitni nehrđajući čelici imaju povišeni udio ugljika (0,2 – 1,0%), iznad 13% kroma (do 18%), te mogu sadržavati i do 1,3% molibdena i 2,5% nikla. Optimalna mehanička svojstva i korozijska postojanost ove skupine čelika postiže se kaljenjem na zraku ili u ulju i naknadnim popuštanjem. Martenzitni nehrđajući čelici mogu se podijeliti u dvije podskupine: konstrukcijski (sadrže do ≈ 0,25% C, poboljšavaju se) i alatni čelici (> 0,3% C, nakon kaljenja se nisko popuštaju). Kod konstrukcijskih čelika posebna pažnja se usmjerava prema korozijskoj postojanosti, a kod alatnih postoji dodatni zahtjev prema otpornosti na abrazijsko trošenje. Radi toga alatni čelici imaju dvofaznu mikrostrukturu (martenzit + karbidi) čija je korozijska postojanost niža od jednofazne martenzitne mikrostrukture.
– Čelik 4172 (X20 Cr 13), posebno je postojan na vodu i vodenu paru, na organske kiseline. Primjenjuje se za izradu kirurških instrumenta, pribora za jelo, strojnih dijelova ili izradu tzv. “holandskih“ noževa za papir. Naziva se kirurški čelik ili medicinski čelik.
– Čelik X90 CrMoV 18 vrlo je otporan na trošenje i koroziju. Primjenjuje se za izradu noževa za meso, skalpela, korozijski postojanih kotrljajućih ležajeva, sapnice, pribora za jelo. Otporan je na abrazijske praške za čišćenje, britve i žilete.
