Co dělá nerez z nerezové oceli?

V roce 1913 anglický metalurg Harry Brearley, který pracoval na projektu zlepšování puškových sudů, náhodou objevil, že přidání chrómu k nízkouhlíkovému uhlíku ocel dává jí odolnost vůči skvrnám. Kromě železa, uhlíku a chrómu může moderní nerezová ocel obsahovat také další prvky, jako je nikl, niob, molybden a titan.

Nikl, molybden, niob a chrom zvyšují odolnost nerezové oceli vůči korozi. Je to přidání minimálně 12% chrómu k oceli, díky čemuž odolává rzi nebo skvrnám „méně“ než jiné typy oceli. Chrom v oceli se kombinuje s kyslíkem v atmosféře a vytváří tenkou, neviditelnou vrstvu oxidu obsahujícího chrom, nazývaného pasivní film. Velikosti atomů chromu a jejich oxidů jsou podobné, takže se úhledně sbalí na povrch kovu a vytvoří stabilní vrstvu o tloušťce jen několika atomů. Pokud je kov řezán nebo poškrábán a pasivní film je narušen, více oxidu se rychle vytvoří a získá exponovaný povrch a chrání jej od oxidační koroze.

Na druhé straně železo rychle zrezává, protože atomové železo je mnohem menší než jeho oxid, takže oxid vytváří spíše uvolněnou než pevně zabalenou vrstvu a vločky. Pasivní film vyžaduje k opravě kyslík, takže nerezové oceli mají špatnou odolnost proti korozi v prostředí s nízkým obsahem kyslíku a špatném oběhu. V mořské vodě, chloridy ze soli, zaútočí a zničí pasivní film rychleji, než může být opraven v prostředí s nízkým obsahem kyslíku.

Tři hlavní typy nerezových ocelí jsou austenitická, feritická a martenzitická. Tyto tři typy ocelí jsou identifikovány svou mikrostrukturou nebo převládající krystalovou fází.

• Austenitic: Austenitické oceli mají jako primární fázi austenit (kubický krystal zaměřený na tvář). Jedná se o slitiny obsahující chrom a nikl (někdy mangan a dusík), strukturované kolem složení železa typu 302, 18% chrómu a 8% niklu. Austenitické oceli nejsou tepelně zpracovatelné. Nejznámější nerezová ocel je pravděpodobně Type 304, někdy nazývaná T304 nebo jednoduše 304. Chirurgická nerezová ocel typu 304 je austenitická ocel obsahující 18 až 20% chromu a 8 až 10% niklu.
• Feritický:Feritické oceli mají jako hlavní fázi ferit (kubický krystal zaměřený na tělo). Tyto oceli obsahují železo a chróm, vztaženo na 17% chromu typu 430. Feritická ocel je méně tažná než austenitická ocel a není tepelně zpracovatelná.
• Martensitic: Charakteristická ortorombická mikrostruktura martenzitu byla poprvé pozorována německým mikroskopem Adolfem Martensem kolem roku 1890. Martenzitické oceli jsou nízkouhlíkové oceli postavené na složení Typ 410 ze železa, 12% chrómu a 0,12% uhlíku. Mohou být temperované a kalené. Martensite dává oceli velkou tvrdost, ale také snižuje její houževnatost a činí ji křehkou, takže jen málo ocelí je plně kaleno.

Existují také jiné třídy nerezových ocelí, jako jsou srážené kalené, duplexní a lité nerezové oceli. Nerezová ocel může být vyráběna v různých povrchových úpravách a texturách a může být zabarvena v širokém spektru barev.

Existuje určitý spor o tom, zda odolnost korozivzdorné oceli vůči korozi může být zvýšena procesem pasivace. Pasivace je v zásadě odstranění volného železa z povrchu oceli. To se provádí ponořením oceli do oxidantu, jako je kyselina dusičná nebo citrónová kyselina řešení. Protože je odstraněna horní vrstva železa, pasivace snižuje zabarvení povrchu.

I když pasivace neovlivňuje tloušťku nebo účinnost pasivní vrstvy, je užitečná při vytváření čistého povrchu pro další zpracování, jako je pokovování nebo lakování. Na druhé straně, pokud je okysličovadlo neúplně odstraněno z oceli, jak se někdy stává u kusů s pevnými spoji nebo rohy, může dojít ke štěrbinové korozi. Většina výzkumů naznačuje, že snižující se koroze povrchových částic nesnižuje náchylnost k důlkové korozi.