מה עושה נירוסטה נירוסטה?

בשנת 1913, המטלורג האנגלי הארי ברארלי, שעבד על פרויקט לשיפור חביות הרובה, גילה בטעות כי הוספת כרום לפחמן נמוך פלדה נותן לו עמיד בפני כתמים. בנוסף לברזל, פחמן וכרום, נירוסטה מודרנית עשויה להכיל גם אלמנטים אחרים, כמו ניקל, ניוביום, מוליבדן וטיטניום.

ניקל, מוליבדן, ניוביום וכרום משפרים את עמידות הקורוזיה של נירוסטה. זה תוספת של מינימום של 12% כרום לפלדה הגורמת לו להתנגד לחלודה, או להכתים 'פחות' מאשר סוגים אחרים של פלדה. הכרום בפלדה משתלב עם חמצן באטמוספירה ליצירת שכבה דקה ובלתי נראית של תחמוצת המכילה כרום, המכונה הסרט הפסיבי. הגדלים של אטומי כרום ותחמוצותיהם דומים, כך שהם מתארזים זה בזה בצורה מסודרת על פני המתכת ויוצרים שכבה יציבה בעובי אטומים בודדים בלבד. אם המתכת נחתכת או נשרטת והסרט הפסיבי מתפרק, תחמוצת יותר תיווצר במהירות ותחזיר את המשטח החשוף, ותגן עליו מקורוזיה חמצונית.

ברזל, לעומת זאת, מחליד במהירות מכיוון שברזל אטומי קטן בהרבה מהתחמוצת שלו, כך שהתחמוצת יוצרת שכבה רופפת ולא ארוזה היטב ומתנפנפת משם. הסרט הפסיבי דורש תיקון חמצן לתיקון עצמי, כך שלפלדות אל חלד יש עמידות בפני קורוזיה ירודה בסביבות זרימת דלות חמצן. במי ים, כלורידות מהמלח יתקפו ותשמידו את הסרט הפסיבי במהירות רבה יותר מכפי שניתן לתקן אותו בסביבת חמצן נמוכה.

שלושת הסוגים העיקריים של פלדות אל חלד הם אוסטניטיים, פרטיים ומרטניים. שלושת סוגי הפלדות הללו מזוהים על פי המיקרו-מבנה או שלב הגבישים השולט בהם.

• אוסטניטי: לפלדות האוסטניטיות יש אוסטניט כשלב הראשוני שלהן (גביש מעוקב במרכז הפנים). אלה הם סגסוגות המכילות כרום וניקל (לעיתים מנגן וחנקן), המובנות סביב הרכב הברזל מסוג 302, 18% כרום, ו -8% ניקל. פלדות אוסטניות אינם מתקשים על ידי טיפול בחום. הנירוסטה המוכרת ביותר היא ככל הנראה סוג 304, המכונה לעיתים T304 או פשוט 304. פלדת אל חלד כירורגית מסוג 304 היא פלדה austenitic המכילה כרום 18-20% וניקל 8-10%.
• Ferritic:פלדות Ferritic יש פריט (גביש מעוקב במרכז הגוף) כשלב העיקרי שלהם. פלדות אלה מכילות ברזל וכרום, על בסיס הרכב 430 של כרום 17%. פלדה Ferritic פחות משיכה מאשר פלדה austenitic והיא אינה מתקשה על ידי טיפול בחום.
• Martensitic: המיקרוסקופ הגרמני האורתורומביסטי המאפיין נצפה לראשונה על ידי המיקרוסקופ הגרמני אדולף מרטנס סביב 1890. פלדות מרטנסיטיות הן פלדות נמוכות מפחמן הבנויות סביב הרכב 410 של ברזל, 12% כרום ו- 0.12% פחמן. הם עשויים להיות קשוחים ומוחשבים. מרטנסייט מעניק פלדה קשיות רבה, אך הוא גם מקטין את הקשיחות שלו והופך אותה לשבריר, כך שמעט פלדות מתקשות לחלוטין.

ישנן גם ציונים אחרים של פלדות אל חלד, כמו פלדות אל חלד מוקשות משקעים, דופלקס ויצוק. ניתן לייצר נירוסטה במגוון גימורים וטקסטורות וניתן לגוון אותה על גבי מגוון רחב של צבעים.

יש מחלוקת בשאלה האם ניתן לשפר את התנגדות הקורוזיה של נירוסטה בתהליך הפסיבציה. בעיקרו של דבר, פסיבציה היא הוצאת ברזל חופשי משטח הפלדה. זה מבוצע על ידי טבילת הפלדה בחמצון, כמו חומצה חנקתית או לימון חומצה פיתרון. מכיוון שמוסרת שכבת הברזל העליונה, הפסיבציה מצמצמת את צבעי השטח.

בעוד שהפסיבציה אינה משפיעה על עובי השכבה הפסיבית או על יעילותה, היא מועילה בייצור משטח נקי להמשך טיפול, כגון ציפוי או צביעה. מצד שני, אם החמצון מוסר מהפלדה באופן מלא, כמו שקורה לפעמים בחלקים עם מפרקים או פינות צמודים, אז עלול להיווצר קורוזיה של נקיקים. מרבית המחקרים מצביעים על כך שהפחתת קורוזיה של חלקיקי שטח אינה מפחיתה את הרגישות לקורוזיה.