Ce face oțelul inoxidabil?

În 1913, metalurgistul englez Harry Brearley, care lucra la un proiect de îmbunătățire a butoaielor de pușcă, a descoperit întâmplător că adăugând crom la un nivel scăzut de carbon oţel îi conferă rezistență la pete. Pe lângă fier, carbon și crom, oțelul inoxidabil modern poate conține și alte elemente, cum ar fi nichel, niobiu, molibden și titan.

Nichelul, molibdenul, niobiul și cromul sporesc rezistența la coroziune a oțelului inoxidabil. Adăugarea unui oțel de minimum 12% crom la oțel îl face să reziste la rugină sau să peteze „mai puțin” decât alte tipuri de oțel. Cromul din oțel se combină cu oxigenul din atmosferă pentru a forma un strat subțire, invizibil de oxid care conține crom, numit film pasiv. Mărimile atomilor de crom și oxizii lor sunt similare, așa că se împachetează bine împreună pe suprafața metalului, formând un strat stabil doar câțiva atomi de grosime. Dacă metalul este tăiat sau zgâriat și filmul pasiv este perturbat, mai mult oxid se va forma și recupera suprafața expusă, protejându-l din coroziunea oxidativă.

Fierul, pe de altă parte, ruginește rapid, deoarece fierul atomic este mult mai mic decât oxidul său, astfel încât oxidul formează un strat mai degrabă decât un ambalaj strâns și se desprinde. Filmul pasiv necesită oxigen pentru auto-reparare, astfel încât oțelurile inoxidabile au o rezistență slabă la coroziune în medii cu un nivel scăzut de oxigen și circulație slabă. În apa de mare, clorurile din sare vor ataca și distruge filmul pasiv mai repede decât poate fi reparat într-un mediu scăzut de oxigen.

Cele trei tipuri principale de oțeluri inoxidabile sunt austenitice, feritice și martensitice. Aceste trei tipuri de oțeluri sunt identificate prin microstructura sau faza cristalină predominantă.

• austenitice: Oțelurile austenitice au austenita ca fază principală (cristal cubic centrat pe față). Este vorba despre aliaje care conțin crom și nichel (uneori mangan și azot), structurate în jurul compoziției de fier tip 302, 18% crom și 8% nichel. Oțeluri austenitice nu se întăresc prin tratament termic. Cel mai cunoscut oțel inoxidabil este probabil tipul 304, uneori numit T304 sau pur și simplu 304. Oțelul inoxidabil chirurgical de tip 304 este oțel austenitic care conține 18-20% crom și 8-10% nichel.
• Feritice:Oțelurile feritice au faza principală (cristal cubic centrat pe corp) ca fază principală. Acești oțeluri conțin fier și crom, pe baza compoziției tip 430 de 17% crom. Oțelul feritic este mai puțin ductil decât oțelul austenitic și nu se întărește prin tratamentul termic.
• martensitic: Microstructura ortorombică caracteristică martensitei a fost observată pentru prima dată de microscopul german Adolf Martens în jurul anului 1890. Oțelurile martensitice sunt oțeluri cu conținut scăzut de carbon construite în jurul compoziției de tip 410 din fier, 12% crom și 0,12% carbon. Pot fi temperați și întăriți. Martensitul conferă oțelului o duritate deosebită, dar îi reduce și rezistența și o face fragilă, astfel încât puțini oțeluri sunt întăriți complet.

Există, de asemenea, alte clase de oțeluri inoxidabile, cum ar fi oțelurile inoxidabile întărite prin precipitații, duplex și turnate Oțelul inoxidabil poate fi produs într-o varietate de finisaje și texturi și poate fi nuanțat pe un spectru larg de culori.

Există unele dispute privind rezistența la coroziune a oțelului inoxidabil poate fi îmbunătățită prin procesul de pasivare. În esență, pasivizarea este îndepărtarea fierului liber de pe suprafața oțelului. Aceasta se realizează prin imersarea oțelului într-un oxidant, cum ar fi acidul azotic sau citric acid soluţie. Deoarece stratul superior de fier este îndepărtat, pasivarea diminuează decolorarea suprafeței.

În timp ce pasivarea nu afectează grosimea sau eficacitatea stratului pasiv, este utilă producerea unei suprafețe curate pentru un tratament suplimentar, cum ar fi placarea sau vopsirea. Pe de altă parte, dacă oxidantul este îndepărtat complet din oțel, așa cum se întâmplă uneori în bucăți cu îmbinări sau colțuri strânse, atunci poate rezulta coroziunea crevicei. Majoritatea cercetărilor indică faptul că diminuarea coroziunii particulelor de suprafață nu reduce sensibilitatea la corodarea coroziunii.