Какво прави неръждаемата стомана?

През 1913 г. английският металург Хари Бърли, работил по проект за подобряване на пушките, случайно открил, че добавя хром към нисковъглерод стомана придава на петна. В допълнение към желязо, въглерод и хром, съвременната неръждаема стомана може да съдържа и други елементи, като никел, ниобий, молибден и титан.

Никел, молибден, ниобий и хром повишават устойчивостта на корозия на неръждаемата стомана. Именно добавянето на минимум 12% хром към стоманата я прави устойчива на ръжда или оцветяване „по-малко“ от другите видове стомана. Хромът в стоманата се комбинира с кислорода в атмосферата и образува тънък невидим слой от хром-съдържащ оксид, наречен пасивен филм. Размерите на хромовите атоми и техните оксиди са сходни, така че те се опаковат добре по повърхността на метала, образувайки стабилен слой с дебелина само няколко атома. Ако металът бъде нарязан или надраскан и пасивният филм е разрушен, повече оксид бързо ще образува и възстановява откритата повърхност, предпазвайки го от окислителна корозия.

Желязото, от друга страна, ръждясва, тъй като атомното желязо е много по-малко от неговия оксид, така че оксидът образува разхлабен, а не плътно опакован слой и се разклаща. Пасивният филм изисква кислород за самовъзстановяване, така че неръждаемите стомани имат лоша устойчивост на корозия в среда с ниско съдържание на кислород и лоша циркулация. В морската вода хлоридите от солта ще атакуват и унищожават пасивния филм по-бързо, отколкото може да бъде поправен в среда с ниско съдържание на кислород.

Трите основни типа неръждаеми стомани са аустенитна, феритна и мартензитна. Тези три вида стомани се идентифицират по тяхната микроструктура или преобладаваща кристална фаза.

• аустенитна: Аустенитните стомани имат аустенит като основна фаза (лицево центриран кубичен кристал). Това са сплави, съдържащи хром и никел (понякога манган и азот), структурирани около железен тип 302, 18% хром и 8% никел. Аустенитни стомани не се втвърдяват чрез термична обработка. Най-познатата неръждаема стомана вероятно е Тип 304, понякога наричана T304 или просто 304. Хирургична неръждаема стомана тип 304 е аустенитна стомана, съдържаща 18-20% хром и 8-10% никел.
• феритни:Феритните стомани имат ферит (кубичен кристал, центриран към тялото) като основна фаза. Тези стомани съдържат желязо и хром, на базата на състав 430 от 17% хром. Феритната стомана е по-малко пластична от аустенитната стомана и не се втвърдява чрез термична обработка.
• Мартензитни: Характерната орторомбична мартензитна микроструктура е наблюдавана за първи път от немския микроскопист Адолф Мартенс около 1890г. Мартензитните стомани са нисковъглеродни стомани, изградени около състава от желязо тип 410, 12% хром и 0,12% въглерод. Те могат да бъдат закалени и втвърдени. Мартенситът придава на стоманата голяма твърдост, но също така намалява нейната здравина и я прави чуплива, така че малко стомани са напълно втвърдени.

Съществуват и други степени от неръждаеми стомани като закалени, дуплексни и отливани неръждаеми стомани. Неръждаемата стомана може да се произвежда в различни облицовки и текстури и може да бъде оцветена в широк спектър от цветове.

Има известен спор дали корозионната устойчивост на неръждаемата стомана може да бъде повишена чрез процеса на пасивиране. По същество пасивирането е отстраняване на свободното желязо от повърхността на стоманата. Това се осъществява чрез потапяне на стоманата в окислител, като азотна киселина или лимонена киселина решение. Тъй като горният слой желязо се отстранява, пасивирането намалява промяна на цвета на повърхността.

Въпреки че пасивирането не влияе върху дебелината или ефективността на пасивния слой, е полезно да се произведе чиста повърхност за по-нататъшна обработка, като например покриване или боядисване. От друга страна, ако окислителят е отстранен непълно от стоманата, както понякога се случва на парчета със стегнати фуги или ъгли, тогава може да се получи корозия на пукнатини. Повечето изследвания показват, че намаляването на корозията на повърхностните частици не намалява чувствителността към корозия.