Stal nierdzewna

Stal nierdzewna to materiał, który zdobył ogromną popularność w różnych gałęziach przemysłu dzięki swoim wyjątkowym właściwościom. Charakteryzuje się ona przede wszystkim wysoką odpornością na korozję, co czyni ją idealnym wyborem w środowiskach narażonych na działanie wilgoci i agresywnych substancji chemicznych. Jej niezwykłe właściwości sprawiają, że jest niezastąpiona zarówno w kuchni, jak i w budownictwie. Od noży kuchennych po imponujące mosty – stal nierdzewna wyróżnia się swoją trwałością i estetyką.

Z tego wpisu dowiesz się:

• Jak powstaje stal nierdzewna?
• Rodzaje stali nierdzewnej.
• Klasyfikacja stali nierdzewnej.
• Odporność na korozję i łatwa konserwacja – kluczowe zalety stali nierdzewnej.
• Zastosowanie stali nierdzewnej.

Jak powstaje stal nierdzewna?

Proces produkcji stali nierdzewnej jest niezwykle złożony i składa się z kilku kluczowych etapów. Pierwszym krokiem w procesie produkcji jest topienie rudy żelaza w wielkich piecach hutniczych. Wysokie temperatury przekraczające 1500 °C sprawiają, że metal przechodzi w stan płynny. Następnie dodawany jest chrom. To właśnie on w reakcji z tlenem, tworzy na powierzchni stali warstwę tlenku chromowego, która zabezpiecza materiał przed działaniem czynników powodujących korozję. Powstała warstwa ochronna, która ulega uszkodzeniu mechanicznemu bądź poprzez działanie związków chemicznych po ponownym zetknięciu materiału z tlenem odbudowuje się samoistnie. Aby stal można było nazwać nierdzewną musi mieć ona minimum 10,5% zawartości chromu. Im większa zawartość tego składnika, tym większa odporność stali na korozję.  Kolejnym istotnym dodatkiem jest nikiel, który zwiększa plastyczność i wytrzymałość stali. Czasami stosowane są również inne pierwiastki, takie jak molibden czy tytan, aby poprawić właściwości końcowego produktu. Gdy wszystkie składniki zostaną dokładnie wymieszane i stopione w jednorodną masę, następuje faza odlewania. Płynna stal jest formowana w olbrzymie bloki zwane ingotami lub bezpośrednio kształtowana metodą ciągłego odlewania na arkusze czy pręty.

Następnie materiały te przechodzą przez serię procesów obróbki mechanicznej: walcowanie na zimno albo gorąco, hartowanie oraz trawienie kwasem dla usunięcia wszelkich zanieczyszczeń powierzchniowych. Dzięki tym zabiegom stal nierdzewna uzyskuje swoją ostateczną strukturę krystaliczną oraz nieskazitelny połysk. Ostatnim etapem produkcji może być dodatkowa obróbka powierzchniowa – polerowanie lub szczotkowanie – które nadają finalnemu produktowi estetyczny wygląd zgodny ze specyfikacjami klienta.

Tak powstała stal nierdzewna gotowa jest do użycia w najróżniejszych dziedzinach życia – od budowy mostów po precyzyjne narzędzia chirurgiczne.

Rodzaje stali nierdzewnej

W zależności od zawartości chromu i niklu wyróżniamy następujące rodzaje stali nierdzewnej:

• Stal nierdzewna martenzytyczna – cechuje ją wysoka wytrzymałość na rozciąganie, nawet do 1100 MPa oraz właściwości magnetyczne. Posiada niską odporność na korozję. Sprawdza się w kontakcie z kwasem azotowym, pikrynowym, borowym, olejowym, octowym i benzoesowym. Jej odporność na korozję spada wraz ze wzrostem temperatury. Wykorzystywana jest głównie w przemyśle naftowym oraz chemicznym. Zawiera podobne stężenia chromu jak stale ferrytyczne, a dodatkowo ok. 1% węgla.
• Stal nierdzewna ferrytyczna – jej głównym dodatkiem stopowym jest chrom, a dodatkowo domieszki molibdenu, tytanu oraz niobu. Charakteryzuje się tym, że jej struktura jest miękka i ciągliwa. Stal ta dzieli się na trzy grupy w zależności od zawartości chromu, tj. 13%, 17% i 25%. Ten rodzaj stali wykazuje dobrą odporność na działanie kwasów utleniających, ale nie jest odporny na kwasy redukujące. Nadaje się do spawania. Jej odporność chemiczna jest lepsza niż stali martenzytycznych i wzrasta wraz ze wzrostem stężenia chromu. Jest odporna na działanie kwasu azotowego oraz środowisk utleniających, a także produktów żywnościowych.
• Stal nierdzewna austenityczna – jest najczęściej stosowaną stalą nierdzewną. Charakteryzuje się najlepszą odpornością na korozję, a jej właściwości mechaniczne mieszczą się w przedziale od 450 MPa do 950 MPa. Zawiera dodatek 8% niklu w stali, która zawiera 18% chromu. Końcowym etapem obróbki stali austenitycznej jest wyżarzanie w temperaturach 1000 °C i 1150 °C, a następnie chłodzenie w wodzie lub na powietrzu. Stali tej nie poddaje się procesowi hartowania, ma niską granicę plastyczności oraz małą wytrzymałość na rozciąganie, ale za to jest ciągliwa i odporna na pękanie. Nadaje się do obróbki plastycznej na zimno. Stal austenityczna jest odporna na działanie wielu kwasów organicznych, dlatego stosowana jest w przemyśle chemicznym i petrochemicznym, inżynierii budowlanej, gospodarstwie domowym, w środowisku wodnym o dużym stopniu agresywności oraz przy konstrukcjach okrętowych, lotniczych i kolejowych.
• Stal nierdzewna austenityczno-ferrytyczna – to stal dwufazowa, potocznie zwana “duplex”. Charakteryzuje się ona dużą odpornością na korozję ogólną, korozję międzykrystaliczną, korozję naprężeniową oraz korozję wżerową. W porównaniu do klasycznych stali austenitycznych wykazuje wyższą wytrzymałość na rozciąganie. Stal duplex jest twardsza od stali austenitycznych, co sprawia, że stal ta wykazuje dużą odporność na ścieranie i erozję. Posiada również niską wartość współczynnika rozszerzalności liniowej, co jest pomocne przy łączeniu stali różnych gatunków.

Dzięki różnorodności gatunków i ich unikalnym właściwościom, stal nierdzewna odgrywa kluczową rolę we współczesnym świecie technologii i inżynierii. Jej uniwersalność sprawia, że można ją spotkać praktycznie wszędzie – od budowy mostów po drobne elementy biżuterii.

Klasyfikacja stali nierdzewnej

Można spotkać się z różnymi oznaczeniami stali nierdzewnej, najpopularniejsze z nich to:

• AISI – USA (Amerykański Instytut Żelaza i Stali ang. American Iron and Steel Institute);
• EN 10088 – norma europejska (Europejska Norma 10088);
• PN – norma polska (Polska Norma);
• DIN – norma niemiecka (Niemiecki Instytut Normalizacyjny niem. Deutsches Institut für Normung).

Najpopularniejsze rodzaje stali nierdzewnej wykorzystywane w gastronomii

Normy jakościowe określone przez organizację AISI (American Iron and Steel Institute) precyzyjnie definiują skład chemiczny oraz właściwości mechaniczne poszczególnych gatunków stali nierdzewnej. Przestrzeganie tych norm gwarantuje najwyższą jakość produktów końcowych oraz ich niezawodność w codziennym użytkowaniu.

Odporność na korozję i łatwa konserwacja – kluczowe zalety stali nierdzewnej

Jedną z największych zalet wszystkich typów stali nierdzewnej jest ich wysoka odporność na korozję. Dzięki unikalnemu składowi chemicznemu, w którym kluczową rolę odgrywa chrom, stal ta tworzy naturalną warstwę ochronną. Ta cienka powłoka tlenku chroni powierzchnię metalu przed dalszym utlenianiem i korozją.

Różne rodzaje stali nierdzewnej mają inne poziomy odporności na korozję. Na przykład stal austenityczna, m.in. gatunek 304, charakteryzuje się wysoką zawartością chromu i niklu, co nadaje jej wyjątkową trwałość nawet w ekstremalnych warunkach środowiskowych. To sprawia, że jest ona szeroko stosowana w przemyśle medycznym oraz spożywczym np.  do produkcji mebli gastronomicznych.

Właściwości antykorozyjne są szczególnie ważne w branżach takich jak budownictwo czy przemysł chemiczny. Elementy konstrukcyjne wykonane ze stali ferrytycznej doskonale radzą sobie z działaniem czynników atmosferycznych, co zapewnia długotrwałą ochronę bez konieczności częstej wymiany elementów.

Kolejną  zaletą stali nierdzewnej jest jej łatwa konserwacja. Powierzchnie wykonane z tego materiału są gładkie i nieporowate, co utrudnia osadzanie się brudu oraz bakterii. W sektorze medycznym takie właściwości są niezwykle cenione, gdyż umożliwiają szybkie i skuteczne czyszczenie narzędzi chirurgicznych oraz innych urządzeń medycznych.

Dzięki swojej strukturze wewnętrznej stal martenzytyczna wykazuje również dobrą odporność na ścieranie oraz uszkodzenia mechaniczne podczas intensywnego użytkowania. Narzędzia przemysłowe wykonane z tego rodzaju stali zachowują swoje właściwości przez długi czas użytkowania, bez potrzeby częstej konserwacji.