Kaj naredi nerjaveče jeklo?

Leta 1913 je angleški metalurg Harry Brearley, ki je delal na projektu za izboljšanje puških sodov, po naključju odkril, da dodajanje kroma v nizko vsebnost ogljika jeklo daje odpornost proti madežem. Sodobno nerjavno jeklo lahko poleg železa, ogljika in kroma vsebuje tudi druge elemente, kot so nikelj, niobij, molibden in titan.

Nikelj, molibden, niobij in krom povečajo korozijsko odpornost nerjavečega jekla. Zaradi dodajanja najmanj 12% kroma jeklu omogoča odpornost proti rji ali "manj" madežev kot druge vrste jekla. Krom v jeklu se združuje s kisikom v atmosferi in tvori tanko, nevidno plast oksida, ki vsebuje krom, imenovan pasivni film. Velikosti atomov kroma in njihovih oksidov so podobne, zato se na kovinsko površino lepo spakirajo in tvorijo stabilno plast debelo le nekaj atomov. Če kovino razrežemo ali opraskamo in pasivni film porušimo, bo več oksida hitro oblikovalo in obnovilo izpostavljeno površino ter jo zaščitilo pred oksidativno korozijo.

Železo na drugi strani hitro rjavi, ker je atomsko železo veliko manjše od svojega oksida, zato oksid tvori rahlo in ne tesno nabito plast in se odcepi. Pasivni film potrebuje kisik za samopopravljanje, zato imajo nerjaveča jekla v koroziji z nizkim kisikom in slabim obtokom slabo protikorozijsko odpornost. V morski vodi bodo kloridi iz soli napadli in uničili pasivni film hitreje, kot ga je mogoče popraviti v okolju z nizkim kisikom.

Tri glavne vrste nerjavnih jekel so avstenitna, feritna in martenzitna. Te tri vrste jekel prepoznamo po svoji mikrostrukturi ali prevladujoči kristalni fazi.

• Austenitic: Austenitna jekla imajo kot osnovno fazo avstenit (kubični kristal, osredotočen na obraz). To so zlitine, ki vsebujejo krom in nikelj (včasih mangan in dušik), strukturirane okoli železove sestave tipa 302, 18% kroma in 8% niklja. Austenitna jekla niso utrjene s toplotno obdelavo. Najverjetneje je nerjavno jeklo verjetno Type 304, ki ga včasih imenujemo T304 ali preprosto 304. Kirurško nerjavno jeklo tipa 304 je avstenitno jeklo, ki vsebuje 18-20% kroma in 8-10% niklja.
• Feritni:Feritna jekla imajo kot glavno fazo ferit (kurični kristal v središču telesa). Ta jekla vsebujejo železo in krom, ki temelji na sestavi tipa 430 iz 17% kroma. Feritno jeklo je manj nodularno od avstenitnega jekla in ga ni mogoče utrjevati s toplotno obdelavo.
• Martenzitik: Karakteristično ortoromsko martenzitno mikrostrukturo je nemški mikroskop Adolf Martens prvič opazil okoli leta 1890. Martenzitna jekla so nizkoogljična jekla, izdelana okoli sestave železa tipa 410, 12% kroma in 0,12% ogljika. Lahko so kaljeni in otrdeli. Martenzit daje jeklu veliko trdoto, hkrati pa tudi zmanjšuje njegovo žilavost in omogoča krhkost, zato je malo jekel popolnoma utrjenih.

Obstajajo tudi druge vrste nerjavečih jekel, kot so kaljeno, dupleks in lita nerjavna jekla. Nerjaveče jeklo je mogoče izdelati v različnih barvah in teksturah ter jih lahko barvati v širokem spektru barv.

Obstaja nekaj spora glede tega, ali lahko korozijsko odpornost nerjavečega jekla povečamo s postopkom pasiviranja. V bistvu je pasivacija odstranjevanje prostega železa s površine jekla. To se izvede s potopitvijo jekla v oksidant, kot je dušikova kislina ali citronska kislina kislina rešitev. Ker je zgornja plast železa odstranjena, pasivacija zmanjšuje razbarvanje površine.

Medtem ko pasivizacija ne vpliva na debelino ali učinkovitost pasivnega sloja, je koristno pri izdelavi čiste površine za nadaljnjo obdelavo, na primer oblaganje ali barvanje. Če je oksidant iz jekla v celoti odstranjen, kot se včasih zgodi v kosih s tesnimi spoji ali vogali, lahko pride do korozije v razpokah. Večina raziskav kaže, da zmanjševanje korozije površinskih delcev ne zmanjša občutljivosti za korozijo.