Nerūsējošais tērauds (inox) — īpašības, šķiras un izmantošana
Uzzini visu par nerūsējošo tēraudu (inox): īpašības, populārākās šķiras, virsmas apdares un praktiskā izmantošana rūpniecībā, mājās un dizainā.
Nerūsējošais tērauds, ko dēvē arī par inox tēraudu, ir tērauda sakausējums ar vismaz 10,5 vai 11 % hroma masas saturu.
Nerūsējošais tērauds neveidojas traipi, nerūsē un nerūsē tik viegli kā parastais tērauds, taču tas nav noturīgs pret traipiem.
Terminu "korozijizturīgs tērauds" lieto, ja sakausējumā ir mazāk nekā 12 % minimālais hroma saturs, piemēram, aviācijas nozarē. Atkarībā no tā, kur nerūsējošais tērauds tiks izmantots, ir dažādas tā kvalitātes un virsmas apdares. Nerūsējošajiem tēraudiem ir augstāka izturība pret oksidēšanos (rūsu) un koroziju daudzās dabiskās un cilvēka radītās vidēs, Dažādos nerūsējošajos tēraudos ir atšķirīgs dažādu metālu daudzums, un tie ir piemēroti dažādiem mērķiem. Ir vairāk nekā 150 nerūsējošā tērauda šķiru, no kurām piecpadsmit ir visbiežāk izmantotās.
Nerūsējošā tērauda ideja tika atklāta 19. gadsimta pirmajā pusē, taču pagāja aptuveni 80 gadi, līdz tika izstrādāta uzticama rūpnieciska metode. Pie tā strādāja franču, britu un amerikāņu izgudrotāji, līdz tika izgatavots īsts nerūsējošais tērauds. Mūsdienu nerūsējošā tērauda izgudrojumu var datēt ar 1913. gadu, un to veica Harijs Brīlijs Šefīldā, Jorkšīrā. Nerūsējošais tērauds bieži tiek izmantots galda piederumiem (nažiem, dakšiņām un karotēm). Nerūsējošā tērauda galda piederumi 20. gadsimta vidū Šefīldā bija liela rūpniecības nozare.
Kas nodrošina nerūsēšanu
Pamatprincipi. Nerūsējošā tērauda korozijizturība galvenokārt rodas no hroma piedevas — hroms reaģē ar skābekli un veido plānu, blīvu hroma oksīda (passīvās) kārtiņu uz virsmas. Šī kārtiņa pasargā tēraudu no tālākas oksidēšanās. Lai kārtiņa būtu stabila, parasti nepieciešams vismaz 10,5–11 % hroma saturu masas procentos. Citi sakausējuma elementi, piemēram, niķelis, molibdēns un slāpeklis, uzlabo īpašības konkrētās vidēs.
Galvenās nerūsējošā tērauda grupas
- Austenītiskie (piem., 304, 316) — satur hromu un niķeli, ir labi formējami, nav magnētiski (vai tikai nedaudz pēc aukstās apstrādes) un plaši lietojami ķīmiskā, pārtikas un medicīnas nozarēs.
- Ferrītiskie (piem., 430) — galvenokārt hroms, bez vai ar nelielu niķeļa saturu; magnētiski, laba korozijas izturība pret skābekļa atmosfēru, bet sliktāka pret sālsskābes un hlorīdu iedarbību.
- Martensītiskie (piem., 410, 420, 440) — satur vairāk oglekļa, ir cieti un asus malas noturīgi (nažiem), bet mazāk izturīgi pret ķīmisku koroziju.
- Dupleksie (piem., 2205) — kombinē austenīta un ferrīta īpašības: augsta izturība un laba izturība pret pitting-koroziju (piem., jūrā).
- Izstrādāšanas cietināmie (precipitācijas cietināmie) (piem., 17-4 PH) — nodrošina augstu izturību pēc termiskās apstrādes.
Biežāk izmantotās šķiras un to raksturojums
- 304 (18/8): universāla austenītiskā šķira — laba vispārējā korozijas izturība, izmanto virtuvēs, instrumentiem, sanmezgliem.
- 316: līdzīga 304, bet ar molibdēnu (aptuveni 2–3 %) — uzlabota izturība pret hlorīdu izraisītu koroziju; piemērota jūras un ķīmiskai videi.
- 430: ferrītiska, lētāka nekā 304, magnētiska; piemērota dekoratīvām un mazāk agresīvām vidēm.
- 440C / 420: martensītiskas šķiras ar augstu cietību — nažiem un instrumentiem.
- 2205: dupleksais variants — augsta izturība un laba pitting-korozijas pretestība, plaši lieto naftas, gāzes un jūras iekārtās.
Virsmu apdare un apstrāde
- Matējums (No.4) — visizplatītākais uzstādījumos un iekārtās, viegli uzturēt.
- Spoguļa apdare (No.8) — dekoratīva, bieži izmanto arhitektūrā.
- Bright annealed (BA) — rūdīta un spoža, izmanto caurulēs un komponentos.
- Pasivācija — ķīmiska apstrāde (piem., slāpekļskābe vai citronskābe), lai noņemtu svinaņu un pastiprinātu hroma oksīda kārtiņu.
Ražošana, metināšana un uzturēšana
Nerūsējošais tērauds ir labi metināms, bet metināšanas procesā jāņem vērā iespējamā "sensitizācija" (prekipitācija hroma karstajos reģionos), kas var samazināt lokālo korozijizturību. Dažiem hroma–niķeļa veidiem ir nepieciešama īpaša apstrāde pēc metināšanas. Lai saglabātu virsmas korozijas izturību, ieteicama regulāra tīrīšana un, pēc vajadzības, pasivācija. Pārmērīga hlorīdu piesārņojuma gadījumā pat 304 var apraukties, tāpēc jūrā vai gar sālsūdens iedarbību labāk izvēlēties 316 vai dupleksus.
Pielietojums
- Pārtikas rūpniecība un virtuve — trauki, krāsnis, darba virsmas (bieži 304)
- Mediķi un farmācija — ķirurģiski instrumenti, implanti (biokompatibilitātes prasības)
- Ķīmiskā rūpniecība — reaktori, cauruļvadi (316, dupleksi)
- Celtniecība un arhitektūra — fasādes, interjers, konstrukcijas elementi
- Jūrlietas un ostu iekārtas — jūras vides apstākļiem piemērotas šķiras (316, dupleksi)
- Auto izplūdes sistēmas, tvertnes, naži un instrumenti
Praktiski ieteikumi izvēloties
- Ja nepieciešama laba vispārējā izturība un labs cenas/veiktspējas balanss — izvēlieties 304.
- Ja būs saskarē ar sāļiem vai hlorīdu saturošiem šķīdumiem / jūrvidi — 316 vai dupleksi.
- Ja nepieciešama asuma un cietība (naži) — martensītiskie tēraudi (piem., 440C).
- Ja magnētisms ir svarīgs vai nevēlēts — pārbaudiet šķiras grupu (austenītiskie parasti nemetāliskie; ferrītiskie un martensītiskie — magnētiski).
Vide un ilgtspēja
Nerūsējošais tērauds ir ļoti pārstrādājams — liela daļa no jaunajiem produktiem satur ievērojamu daudzumu pārkausēta materiāla (re-rolled scrap). Tas padara to par videi draudzīgāku izvēli ilgtermiņā. Tomēr ražošanas procesi un sakausējumu elementi (piem., niķelis, molibdēns) ietekmē izmaksas un resursu patēriņu.
Kopsavilkums
Nerūsējošais tērauds (inox) ir daudzveidīgs sakausējumu klāsts, kura pamatā ir hroms, un kuram piemīt paaugstināta izturība pret rūsu un koroziju salīdzinājumā ar parasto tēraudu. Atkarībā no papildmetāliem (niķeļa, molibdēna, oglekļa u. c.) un mikrostruktūras, pastāv dažādas šķiras ar konkrētām īpašībām — attiecīgi izvēlas materiālu atbilstoši darbības videi un prasībām. Pareiza šķiras izvēle, virsmas apstrāde un apkopes procedūras nodrošina ilgu kalpošanas laiku un optimālu veiktspēju.
Ļoti augsta, nerūsējošā tērauda arka, ko sauc par Gateway Arch, ir daļa no Sentluisas, Misūri štata, panorāmas.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir nerūsējošais tērauds?
A: Nerūsējošais tērauds ir tērauda sakausējums ar vismaz 10,5 vai 11 % hroma masas saturu. Tas ir izturīgs pret oksidēšanos un koroziju, un atkarībā no tā izmantošanas veida tam ir dažādas kvalitātes un virsmas apdare.
J: Kas izgudroja mūsdienu nerūsējošo tēraudu?
Mūsdienu nerūsējošo tēraudu 1913. gadā Šefīldā, Jorkšīrā, izgudroja Harijs Brīlijs.
J: Cik ilgs laiks bija nepieciešams, lai izstrādātu uzticamu rūpniecisku metodi nerūsējošā tērauda ražošanai?
A: Lai izstrādātu uzticamu rūpniecisku metodi nerūsējošā tērauda ražošanai, bija vajadzīgi aptuveni 80 gadi.
J: Kādi ir daži izplatītākie nerūsējošā tērauda izmantošanas veidi?
A: Nerūsējošā tērauda izplatītākie izmantošanas veidi ir galda piederumi, raķetes un citi lietojumi, kuros nepieciešama izturība pret oksidēšanos un koroziju.
J: Vai ir vairāk nekā viena nerūsējošā tērauda klase?
A: Jā, ir vairāk nekā 150 nerūsējošā tērauda šķiru, no kurām visvairāk izmanto piecpadsmit.
J: Vai visi nerūsējošie tēraudi ir noturīgi pret traipiem?
A: Nē, ne visi nerūsējošā tērauda veidi ir izturīgi pret traipiem; terminu "korozijizturīgs" lieto, ja sakausējuma minimālais hroma saturs ir mazāks par 12 %.
Meklēt