1. Uvod

Nehrđajući čelici predstavljaju jednu od najvažnijih skupina konstrukcijskih i specijalnih čelika današnjice. Njihova osnovna prednost – otpornost na koroziju – učinila ih je nezamjenjivim materijalom u industrijama gdje su trajnost, higijena, mehanička postojanost i estetski izgled od presudne važnosti. Od prehrambene i kemijske industrije, preko energetike i građevinarstva, pa sve do medicine i automobilske industrije, nehrđajući čelici su postali standard.

Za razliku od običnih ugljičnih čelika, nehrđajući čelici sadrže povišeni udio legirajućih elemenata, prvenstveno kroma, koji omogućava stvaranje zaštitnog pasivnog sloja na površini materijala.

2. Šta čelik čini „nehrđajućim“?

Osnovni kriterij da bi se čelik svrstao u nehrđajuće čelike jeste minimalni sadržaj kroma od 10,5 %. Krom u dodiru s kisikom iz zraka formira tanki, stabilni i samoregenerirajući oksidni sloj (Cr₂O₃) koji sprječava daljnju oksidaciju i koroziju.

Važno je naglasiti:

• Nehrđajući čelik nije apsolutno otporan na koroziju, već je otporan u određenim sredinama
• Oštećen pasivni sloj se sam obnavlja u prisustvu kisika
• Hemijski sastav, mikrostruktura i površinska obrada snažno utiču na otpornost

3. Osnovni legirajući elementi

Pored kroma, nehrđajući čelici često sadrže i druge legirajuće elemente:

• Nikl (Ni) – poboljšava duktilnost, žilavost i otpornost na koroziju
• Molibden (Mo) – povećava otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju
• Mangan (Mn) – djelimična zamjena za nikal
• Ugljik (C) – utiče na čvrstoću, ali previše ugljika smanjuje otpornost na interkristalnu koroziju
• Dušik (N) – povećava čvrstoću i otpornost na koroziju
  

4. Podjela nehrđajućih čelika prema mikrostrukturi

4.1. Feritni nehrđajući čelici

• Sadrže 11–18 % Cr
• Nizak ili vrlo nizak sadržaj ugljika
• Magnetični
• Dobra otpornost na koroziju u blagim sredinama
• Ograničena zavarljivost i oblikovnost

Primjena: kućanski aparati, automobilski ispušni sistemi, dekorativni elementi

4.2. Martenzitni nehrđajući čelici

• 12–18 % Cr, povišen sadržaj C
• Mogu se kaliti i popuštati
• Visoka čvrstoća i tvrdoća
• Srednja otpornost na koroziju

Primjena: noževi, turbine, ventili, alati

4.3. Austenitni nehrđajući čelici

• 16–26 % Cr i 6–22 % Ni
• Nemagnetični (u žarenom stanju)
• Izvrsna otpornost na koroziju
• Odlična zavarljivost i plastičnost

Najpoznatiji predstavnici:

• AISI 304 (1.4301) – univerzalni nehrđajući čelik
• AISI 316 (1.4401) – s molibdenom, otporan na hloride

Primjena: prehrambena industrija, farmacija, hemijska postrojenja, arhitektura

4.4. Duplex nehrđajući čelici

• Kombinacija feritne i austenitne strukture
• Visoka čvrstoća
• Odlična otpornost na naponsku koroziju
• Manji sadržaj nikla u odnosu na austenitne

Primjena: offshore konstrukcije, cjevovodi, tlačne posude

4.5. Precipitacijski očvršćeni (PH) čelici

• Kombinuju visoku čvrstoću i dobru otpornost na koroziju
• Očvršćavanje toplinskom obradom izlučivanjem

Primjena: avio-industrija, energetika, precizna mehanika

5. Korozija nehrđajućih čelika – realnost i ograničenja

Iako su vrlo otporni, nehrđajući čelici mogu korodirati u određenim uslovima:

• Rupičasta korozija (hloridi)
• Pukotinska korozija
• Interkristalna korozija (zbog precipitacije karbida kroma)
• Naponska korozija

Zbog toga je pravilan izbor materijala ključan, uzimajući u obzir:

• radnu temperaturu
• hemijsku agresivnost sredine
• mehanička opterećenja

6. Površinska obrada i njen značaj

Otpornost na koroziju značajno zavisi od stanja površine:

• mehaničko poliranje
• elektropoliranje
• kiselinsko pasiviranje

Kvalitetno obrađena površina smanjuje mogućnost zadržavanja nečistoća i inicijacije korozije.