Увод: Дефинишући елемент нерђајућег челика
Нерђајући челик је дефинисан као високолегирани челик који садржи најмање 10,5% хрома и максимални садржај угљеника од 1,2%. Овај додатак хрома је критични фактор који даје његову изузетну отпорност на корозију. Када хром пређе приближно 10%, на површини челика се формира стабилан пасивни филм који се самопоправља — танак, некристални слој хидратисаног хром хидроксида. Овај пасивни филм, обично дебљине само око 3 нанометра, делује као непробојна баријера против корозивних елемената. Ако је овај филм оштећен, он се аутоматски регенерише у присуству кисеоника, омогућавајући нерђајућем челику да задржи своју отпорност на корозију и естетски изглед чак и након обраде или абразије. На основу њихове металуршке структуре, нерђајући челици су класификовани у пет примарних фамилија: аустенитни, феритни, мартензитни, дуплекс и нерђајући челици који се стврдњавају.
Аустенитни нерђајући челици: свестрани радни коњ
Аустенитни нерђајући челици су најраспрострањенија породица, која чини више од 70% светске производње. Они су дефинисани кубном (ФЦЦ) кристалном структуром која је стабилизована додатком никла—обично 8-20%—на базу хрома. Ова структура даје изузетна својства, укључујући одличну отпорност на корозију, високу дуктилност, изванредну заварљивост и лакоћу израде. Дефинишућа карактеристика је њихова немагнетна природа у жареном стању. Ови челици се не могу очврснути топлотном обрадом; уместо тога, они се ојачавају кроз хладну обраду. Најпознатија класа је 304 (18% Цр, 8% Ни), која је позната по одличној општој отпорности на корозију, доброј формабилности и заварљивости. За примене које захтевају повећану отпорност на корозију удубљења и пукотина, посебно у хлоридним срединама, пожељан је 316, који садржи 2-3% молибдена. Варијанте са ниским садржајем угљеника као што су 304Л и 316Л су дизајниране за заварене примене како би се смањио ризик од интергрануларне корозије. Због својих свеобухватних перформанси, аустенитни разреди су неопходни у широком спектру индустрија, укључујући прераду хране и пића, хемијску опрему, архитектонске апликације и медицинску технологију.
Феритни нерђајући челици: магнетна и исплатива алтернатива
Феритни нерђајући челици се одликују кубном (БЦЦ) кристалном структуром усредсређеном на тело и, попут чистог гвожђа на собној температури, магнетни су. Они садрже садржај хрома у распону од 10,5% до 18% и имају веома низак садржај угљеника. Најраспрострањенији тип је тип 430. Феритни челици нуде умерену до добру отпорност на корозију, која се повећава са садржајем хрома. Главна предност је њихова отпорност на пуцање изазвано хлоридном корозијом, што је проблем који може да мучи аустенитне класе у одређеним срединама. Не могу се очврснути термичком обрадом и увек се користе у жареном стању. Иако су генерално јефтинији од аустенитних челика, они имају ограничења, укључујући смањену дуктилност, способност обликовања и заварљивост. Упркос овим изазовима, феритне класе се широко користе у аутомобилској декорацији, архитектонским апликацијама и кућним апаратима као што су машине за прање судова и машине за сушење веша.
Мартензитни нерђајући челици: чврстоћа кроз термичку обраду
Мартензитни нерђајући челици су јединствени по својој способности да се очврсну и ојачају топлотном обрадом, слично као угљенични и нисколегирани челици. У свом жареном стању, имају БЦЦ структуру сличну феритима. Међутим, када се брзо охлади (угаси) од високих температура, структура се трансформише у тело-центрирани тетрагонални (БЦТ) мартензит. Главни легирајући елемент је хром, обично 12-15%, са већим садржајем угљеника од феритних разреда. Ова комбинација им омогућава да постигну веома високу чврстоћу и тврдоћу — са неким степеном који достижу 60 ХРЦ — по цену мање дуктилности и жилавости. Поседују умерену отпорност на корозију, која је генерално нижа од оне код аустенитних или феритних разреда. Уобичајени разреди укључују 410, 420 и 440, који се користе у апликацијама које захтевају отпорност на хабање и умерену отпорност на корозију, као што су прибор за јело, хируршки инструменти, лопатице турбине и носачи лежаја.
Дуплекс нерђајући челици: Комбинација најбољег од два света
Дуплекс нерђајући челици су дефинисани двофазном микроструктуром која садржи приближно једнаке пропорције аустенита и ферита, при чему ниједна фаза не чини мање од 30% укупног броја. Ова јединствена структура им омогућава да комбинују снаге обе породице: нуде приближно дупло већу границу течења од стандардних аустенитних класа уз одржавање добре дуктилности и жилавости. Они такође пружају одличну отпорност на корозију у облику пукотина, и, што је најважније, на пуцање корозије под напоном хлоридом. Најчешће коришћени разред је 2205 (22% Цр, 5% Ни), који нуди бољу отпорност на корозију од 316Л у многим медијима. Док су дуплекс челици скупљи од стандардних феритних класа и имају ограничења у погледу радне температуре (обично испод 300°Ц), они су материјал избора за захтевне примене у нафтној и гасној, хемијској преради, поморској и индустрији целулозе и папира.
Нерђајући челици који се стврдњавају на падавинама: врхунски у великој чврстоћи
Нерђајући челици који очвршћавају преципитацијом (ПХ) постижу изузетну комбинацију високе чврстоће и отпорности на корозију кроз специјализовани процес топлотне обраде. За разлику од мартензитних типова, који се стврдњавају искључиво циклусом гашења и отпуштања, ПХ класе се ојачавају таложењем финих честица из презасићеног чврстог раствора. Најчешћи и општепризнат ПХ разред је 17-4 ПХ (УНС С17400), који је мартензитни челик који очвршћава на таложењу. Овај разред нуди јединствену комбинацију високе чврстоће, добре жилавости и одличне отпорности на корозију, што га чини погодним за широк спектар ваздухопловних, хемијских и општих инжењерских компоненти где су перформансе стандардних мартензитних класа недовољне. Остали ПХ разреди укључују полуаустенитне и аустенитне типове, као што су 17-7 ПХ и А-286.
