Stal nierdzewnato skrót od „stal nierdzewna i kwasoodporna”. Stal odporna na korozję powodowaną przez słabe media korozyjne, takie jak powietrze, para i woda, nazywana jest stalą nierdzewną. Natomiast stal odporna na korozję powodowaną przez chemiczne czynniki korozyjne (takie jak kwasy, zasady i sole) nazywana jest stalą kwasoodporną. W zastosowaniach praktycznych stal odporna na media słabo korozyjne nazywana jest potocznie stalą nierdzewną, natomiast stal odporna na media korozyjne chemicznie nazywana jest stalą kwasoodporną. Ze względu na różnice w składzie chemicznym ten pierwszy może nie być odporny na korozję chemiczną, podczas gdy drugi ma na ogół właściwości nierdzewne. Odporność na korozję stali nierdzewnej zależy od zawartości pierwiastków stopowych w stali. Zazwyczaj, zgodnie ze strukturą metalograficzną, zwykłą stal nierdzewną dzieli się na trzy typy: austenityczną stal nierdzewną, ferrytyczną stal nierdzewną i martenzytyczną stal nierdzewną. W oparciu o te trzy podstawowe struktury metalograficzne opracowano również stal duplex, stal nierdzewną utwardzaną wydzieleniowo i stal wysokostopową o zawartości żelaza poniżej 50%, spełniającą określone wymagania i cele.
Klasyfikacja według struktury metalograficznej:
Austenityczna stal nierdzewna: Ma głównie strukturę sześcienną skupioną na ścianie (faza CY) bez magnetyzmu. Można go wzmocnić głównie poprzez obróbkę na zimno, która może prowadzić do pewnego magnetyzmu. Amerykański Instytut Żelaza i Stali (AISI) używa liczb z serii 200 i 300, np. 304, do oznaczenia austenitycznych stali nierdzewnych.
Ferrytyczna stal nierdzewna: Ma przede wszystkim skupioną na ciele strukturę sześcienną (fazę) o właściwościach magnetycznych. Generalnie nie można go utwardzać poprzez obróbkę cieplną, ale można go nieco wzmocnić poprzez obróbkę na zimno. AISI oznacza ten typ liczbami takimi jak 430 i 446.
Martenzytyczna stal nierdzewna: Jego matryca ma strukturę martenzytyczną (sześcienną lub sześcienną skupioną wokół ciała), o właściwościach magnetycznych i możliwości dostosowywania właściwości mechanicznych poprzez obróbkę cieplną. AISI używa liczb takich jak 410, 420 i 440 do oznaczenia martenzytycznych stali nierdzewnych. Martenzyt może wykazywać strukturę austenityczną w wysokich temperaturach i przekształcać się w martenzyt po ochłodzeniu z odpowiednią szybkością do temperatury pokojowej (tzw. hartowaniu).
Stal nierdzewna austenityczno-ferrytyczna (duplex).: Łączy fazy austenityczne i ferrytyczne, przy czym faza mniejszościowa zwykle stanowi ponad 15% struktury i wykazuje właściwości magnetyczne. Stal nierdzewną typu duplex można wzmocnić poprzez obróbkę na zimno, czego typowym przykładem jest stal 329. W porównaniu do austenitycznych stali nierdzewnych, stale nierdzewne duplex mają wyższą wytrzymałość i lepszą odporność na korozję międzykrystaliczną, korozję naprężeniową chlorkową i korozję wżerową.
Stal nierdzewna utwardzana wydzieleniowo: Ma osnowę austenityczną lub martenzytyczną i może być utwardzany poprzez utwardzanie wydzieleniowe. AISI oznacza go liczbami z serii 600, takimi jak 630 lub 17-4PH. Ogólnie rzecz biorąc, austenityczna stal nierdzewna ma doskonałą odporność na korozję ze względu na zawarte w niej pierwiastki stopowe. Ferrytyczna stal nierdzewna nadaje się do środowisk lekko korozyjnych, natomiast martenzytyczna i utwardzana wydzieleniowo stal nierdzewna idealnie nadaje się do środowisk o lekkiej korozji, gdzie wymagana jest wysoka wytrzymałość lub twardość.
Różnicowanie grubości:
Ze względu na niewielkie odkształcenia rolek podczas procesu walcowania, grubość blach stalowych może się nieznacznie różnić, często jest grubsza w środku i cieńsza na krawędziach. Podczas pomiaru grubości norma krajowa wymaga dokonywania pomiarów od środkowej części płyty.
Tolerancje są ogólnie podzielone na duże i małe w zależności od wymagań rynku i klientów.
Czynniki wpływające na odporność stali nierdzewnej na rdzę:
Zawartość pierwiastków stopowych: Generalnie stal o zawartości chromu powyżej 10,5% jest mniej podatna na rdzę. Wyższa zawartość niklu i chromu zwiększa odporność na korozję, podobnie jak w przypadku stali nierdzewnej 304, która zawiera 8-10% niklu i 18-20% chromu, co czyni ją zazwyczaj odporną na rdzę.
Procesy udoskonalania: Na odporność stali nierdzewnej na korozję wpływają także procesy produkcyjne. Producenci wysokiej jakości stali nierdzewnej dysponujący zaawansowanym sprzętem i technikami mogą zapewnić stabilną jakość produktu poprzez precyzyjną kontrolę składników stopowych, usuwanie zanieczyszczeń i utrzymywanie optymalnych temperatur chłodzenia kęsów stalowych, wytwarzając w ten sposób stal mniej podatną na rdzę. Z kolei mniejsi producenci stosujący przestarzałą technologię mogą nie usuwać skutecznie zanieczyszczeń, co prowadzi do produktów bardziej podatnych na rdzę.
Środowisko zewnętrzne: Stal nierdzewna jest lepiej odporna na rdzę w suchych i wentylowanych środowiskach. Wysoka wilgotność, długotrwałe opady deszczu lub środowiska o wysokiej zawartości kwasów lub zasad są bardziej podatne na rdzewienie. Nawet stal nierdzewna 304 może rdzewieć w trudnych warunkach środowiskowych.
Techniki usuwania rdzy ze stali nierdzewnej:
Metody chemiczne: Użyj pasty trawiącej lub sprayu, aby ponownie pasywować zardzewiały obszar, tworząc warstwę tlenku chromu, aby przywrócić odporność na korozję. Po wytrawieniu należy koniecznie przepłukać czystą wodą, aby dokładnie usunąć wszelkie zanieczyszczenia i pozostałości kwasów. Pomocne może być także polerowanie za pomocą sprzętu i późniejsze uszczelnienie woskiem polerskim.
Metody mechaniczne: Metody takie jak piaskowanie, śrutowanie cząstkami szklanymi lub ceramicznymi, szlifowanie i polerowanie są skuteczne. Czyszczenie mechaniczne może usunąć zanieczyszczenia, takie jak usunięte materiały, pozostałości po polerowaniu lub cząstki, które mogą przyczyniać się do korozji, szczególnie w wilgotnych warunkach. Czyszczenie mechaniczne jest najskuteczniejsze w suchych warunkach. Jednakże czyści jedynie powierzchnię i nie zmienia naturalnej odporności materiału na korozję. Dlatego po czyszczeniu mechanicznym zaleca się wypolerowanie i uszczelnienie woskiem.
Typowe gatunki i właściwości stali nierdzewnej:
Stal nierdzewna 304: Jedna z najpowszechniej stosowanych austenitycznych stali nierdzewnych, odpowiednia do wykonywania części głębokotłocznych, rur transportujących kwas, pojemników, części konstrukcyjnych i różnych korpusów instrumentów. Można go również stosować do niemagnetycznych, niskotemperaturowych urządzeń i komponentów.
Stal nierdzewna 304L: Opracowany w celu rozwiązania problemu korozji międzykrystalicznej stali nierdzewnej 304 w pewnych warunkach w wyniku wytrącania się Cr23C6. Zapewnia doskonałą odporność na uczulenie na korozję międzykrystaliczną w porównaniu ze stalą nierdzewną 304, o właściwościach podobnych do stali nierdzewnej 321, ale nieco mniejszą wytrzymałość. Stosowany jest głównie do sprzętu odpornego na korozję i części wymagających spawania bez obróbki roztworem.
Stal nierdzewna 304H: Podzbiór 304 o zawartości węgla od 0,04% do 0,10%, oferujący lepszą wydajność w wysokich temperaturach niż standardowy 304.
Stal nierdzewna 316: Dodaje molibden do stali 10Cr18Ni12, zapewniając doskonałą odporność na korozję w środowiskach redukujących i doskonałą odporność na wżery, dzięki czemu nadaje się do stosowania w wodzie morskiej i innych mediach.
Stal nierdzewna 316L: Stal niskowęglowa o dobrej odporności na uczulenie i odporności na korozję międzykrystaliczną, odpowiednia na grubowarstwowe elementy spawane i sprzęt, takie jak materiały odporne na korozję w sprzęcie petrochemicznym.
Stal nierdzewna 316H: Podzbiór 316 o zawartości węgla 0.04% do 0,10%, zapewniający lepszą wydajność w wysokich temperaturach.
Stal nierdzewna 317: Zapewnia lepszą odporność na wżery i pełzanie niż 316L, odpowiedni do wytwarzania sprzętu petrochemicznego i sprzętu odpornego na kwasy organiczne.
Stal nierdzewna 321: Austenityczna stal nierdzewna stabilizowana tytanem, zapewniająca zwiększoną odporność na korozję międzykrystaliczną i dobre właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach. Generalnie nie jest zalecany poza zastosowaniami wysokotemperaturowymi lub odpornymi na wodór.
Stal nierdzewna 347: Austenityczna stal nierdzewna stabilizowana niobem o odporności na korozję międzykrystaliczną podobną do stali 321 w środowiskach kwaśnych, zasadowych i solnych, o dobrych właściwościach spawalniczych. Stosowany jest głównie w przemyśle energetycznym i petrochemicznym na kontenery, rurociągi, wymienniki ciepła, wały i rury piecowe w piecach przemysłowych.
Stal nierdzewna 904L: Superaustenityczna stal nierdzewna o zawartości niklu wynoszącej 24%-26% i węgla poniżej 0,02%, oferująca doskonałą odporność na korozję, szczególnie w kwasach nieutleniających, takich jak siarkowy, octowy, mrówkowy i kwasy fosforowe. Jest odporny na korozję w kwasie siarkowym w temperaturach poniżej 70 stopni oraz na dowolne stężenie i temperaturę kwasu octowego oraz mieszanin kwasu mrówkowego i octowego. Niektórzy europejscy producenci instrumentów używają 904L do kluczowych części, takich jak rurki pomiarowe przepływomierzy masowych firmy E+H i obudowy zegarków Rolex.
Stal nierdzewna 440C: Martenzytyczna stal nierdzewna o najwyższej twardości spośród hartowalnych stali nierdzewnych, o twardości HRC57. Stosowany jest głównie do dysz, łożysk, rdzeni zaworów, gniazd zaworów, tulei i trzonków zaworów.
17-4Stal nierdzewna PH: Martenzytyczna stal nierdzewna utwardzana wydzieleniowo o twardości HRC44, oferująca wysoką wytrzymałość, twardość i odporność na korozję. Nie nadaje się do temperatur powyżej 300 stopni i jest powszechnie stosowany do platform przybrzeżnych, łopatek turbin, rdzeni zaworów, gniazd zaworów, tulei i trzonków zaworów.
Seria 300 - Chromowo-niklowa austenityczna stal nierdzewna:
301: Zapewnia dobrą ciągliwość, nadaje się do formowania produktów i może szybko twardnieć w wyniku obróbki mechanicznej. Ma lepszą odporność na zużycie i wytrzymałość zmęczeniową niż stal nierdzewna 304.
302: Zasadniczo odmiana 304 o wyższej zawartości węgla, osiągająca wyższą wytrzymałość poprzez walcowanie na zimno.
302B: Zawiera wyższą zawartość krzemu dla zwiększonej odporności na utlenianie w wysokich temperaturach.
303 i 303Se: Stale nierdzewne zawierające odpowiednio siarkę i selen, zaprojektowane z myślą o łatwej obróbce i wysokiej jasności powierzchni. Stal nierdzewna 303Se jest również stosowana w zastosowaniach wymagających spęczania na gorąco.
304N: Zawiera azot w celu zwiększenia wytrzymałości.
305 i 384: Mają wyższą zawartość niklu przy niskim współczynniku utwardzania przez zgniot, odpowiednie do zastosowań wymagających intensywnego formowania na zimno.
308: Stosowany w prętach spawalniczych.
