Najważniejsze pierwiastki stopowe w produkcji stali nierdzewnej
Do stali nierdzewnej dodaje się różne pierwiastki, w zależności od wymagań dotyczących konkretnych zastosowań. Najważniejszym pierwiastkiem dodawanym do stali nierdzewnej jest chrom (Cr), który jest głównym składnikiem decydującym o jej odporności na korozję. Oczywiście, inne dodatki, takie jak nikiel (Ni), mangan (Mn) czy molibden (Mo), również mogą wpływać na odporność stali nierdzewnej na korozję, ale chrom jest kluczowym składnikiem w tym kontekście, można powiedzieć , że same chrom jest głównym pierwiastkiem o właściwościach antykorozyjnych. Im wyższy procent chromu w stopie stali nierdzewnej, tym lepsze są jej właściwości antykorozyjne. Oprócz chromu, do stali nierdzewnej można dodać m.in. nikiel, molibden, mangan, węgiel, krzem, fosfor, siarkę czy miedź.
Poniżej przedstawiamy krótki opis kilku pierwiastków dodawanych do stali nierdzewnej i ich właściwości:
- Nikiel – podobnie jak chrom, jest ważnym składnikiem wpływającym na odporność na korozję stali nierdzewnej. Dodatek niklu poprawia też odporność na wysoką temperaturę i zwiększa twardość stali.
- Molibden – poprawia odporność stali na korozję, szczególnie w środowiskach zawierających chlor i kwas siarkowy. Dodatek molibdenu zwiększa także wytrzymałość na zużycie i odporność na wysokie temperatury.
- Mangan – wpływa na twardość i wytrzymałość stali, a także zwiększa odporność na korozję.
- Węgiel – poprawia twardość stali i zwiększa jej odporność na zużycie.
- Krzem – zwiększa odporność na korozję, szczególnie w środowiskach zawierających kwasy.
- Fosfor – poprawia właściwości mechaniczne stali i zwiększa jej odporność na korozję.
- Siarka – poprawia obrabialność stali, a także zwiększa jej odporność na korozję.
- Miedź – poprawia odporność stali na korozję, szczególnie w środowiskach zawierających kwas solny.
Dodanie odpowiednich pierwiastków do stali nierdzewnej pozwala na uzyskanie właściwości, które są niezbędne w różnych zastosowaniach. W zależności od wymagań dotyczących odporności na korozję, wytrzymałości mechanicznej, odporności na wysoką temperaturę czy estetyki, do stali nierdzewnej dodaje się różne pierwiastki w różnych ilościach.
| Gatunek Stali Nierdzewne (AISI) | Chrom (Cr) | Nikiel (Ni) | Mangan (Mn) | Miedź (Cu) | Molibden (Mo) | Azot (N) | Węgiel (C) |
| AISI 304 / 304L | 18-20% | 8-10.5% | ≤2% | – | – | ≤0.10% | ≤0.08% |
| AISI 316 / 316L | 16-18.5% | 10-14% | ≤2% | – | 2-3% | ≤0.10% | ≤0.08% |
| AISI 321 | 17-19% | 9-12% | ≤2% | – | – | ≤0.10% | ≤0.08% |
| AISI 430 | 16-18% | – | ≤1.25% | – | – | – | ≤0.12% |
Warto pamiętać, że skład procentowy może się różnić w zależności od konkretnego producenta lub specyficznych wymagań aplikacyjnych, ale powyższe wartości są typowe dla tych gatunków stali nierdzewnej. Dodatkowo, inne pierwiastki mogą być obecne w niewielkich ilościach lub jako dodatki kontrolujące proces produkcji stali.
Dodanie chromu do stali nierdzewnej.
Chrom jest jednym z najważniejszych składników, które pozwalają na uzyskanie właściwości antykorozyjnych stali nierdzewnej. Poniżej przedstawione są główne korzyści wynikające z dodania chromu do stali nierdzewnej:
- Właściwości antykorozyjne: Chrom reaguje z tlenem w powietrzu, tworząc warstwę tlenku chromu, która chroni stal przed korozją. Ta warstwa jest nazywana pasywacją i działa jak bariera, która oddziela stal od szkodliwych czynników zewnętrznych, takich jak woda, sól czy kwasy. Im większa zawartość chromu w stali nierdzewnej, tym wyższa jej odporność na korozję.
- Właściwości mechaniczne: Chrom dodaje stali nierdzewnej twardość i odporność na zużycie. Dzięki temu stal nierdzewna jest bardziej wytrzymała i trwała, co sprawia, że jest idealnym materiałem do produkcji narzędzi chirurgicznych, narzędzi do obróbki żywności, a także elementów konstrukcyjnych używanych w warunkach ekstremalnych.
- Właściwości estetyczne: Stal nierdzewna z dużą zawartością chromu ma piękny, błyszczący wygląd, który jest łatwy do utrzymania w czystości i wymaga minimalnego nakładu pracy, co jest szczególnie ważne w aplikacjach, gdzie estetyka jest równie ważna, co funkcjonalność.
Podsumowując, dodanie chromu do stali nierdzewnej przyczynia się do poprawy jej właściwości antykorozyjnych, mechanicznych i estetycznych. To sprawia, że stal nierdzewna jest idealnym materiałem do zastosowania w różnych branżach, takich jak przemysł chemiczny, spożywczy, medyczny czy motoryzacyjny.
Pierwiastki stopowe, które nie są jednoznaczne w produkcji stali:
Krzem, siarka i fosfor są niepożądanymi pierwiastkami w produkcji stali, ponieważ mogą negatywnie wpływać na jej właściwości mechaniczne i przetwarzanie.
- krzem, który może wpłynąć negatywnie na twardość i sprężystość stali. Jest on korzystny w przypadku stali sprężynowej, ale może obniżać odporność na uderzenia, zwiększając jednocześnie odporność na wysokie temperatury.
- Innym niepożądanym pierwiastkiem jest siarka, która utrudnia kucie i formowanie.
- Fosfor również jest szkodliwy, ponieważ zmniejsza wytrzymałość stali oraz jej odporność na uderzenia. Dodatkowo zwiększa twardość, ale także kruchość na zimno.
