Kas ir nerūsējošais tērauds?

Austenīta nerūsējošo tēraudu pamatā raksturo augsts hroma (Cr) saturs, augsts niķeļa (Ni) saturs, zems oglekļa (C) saturs un bieži vien arī molibdēna (Mo) piedeva. Šī tērauda grupa ir vislielākā un nozīmīgākā un gan parastais 18/8, gan “skābes izturīgais” tērauds ir pieskaitāms šai grupai. Parasti tas ir nemagnētisks, bet aukstās deformācijas rezultātā tas kļūst vāji magnētisks. 

No mehāniskās perspektīvas austenīta tēraudam ir garš “pārraušanas pagarinājums” = liela izturība. Austenīta tērauds ir salīdzinoši mīksts un sevišķi piemērots plastmasas veidojumiem, piemēram, virtuves izlietņu dziļajos stiepumos. Salīdzinājumā ar atlikušajiem tipiem austenīts ir gandrīz vai “košļājamās gumijas tērauds”, un tieši tas nozīmē lielisku veidojamību, metināmību un korozijas pretestību, kas austenītu padara par grupā līdz šim visvairāk izmantoto materiālu. No austenīta nerūsējošā tērauda var izgatavot jebko sākot no durvju rokturiem līdz milzīgām brūža tvertnēm. 

Pretēji ferīta tēraudam austenīta tērauds zemās temperatūrās nekļūst trausls, un tam ir labākas īpašības pret saraušanos augstās temperatūrās. Austenīta tēraudam kopumā ir laba noturība pret koroziju, bet tas ir neizturīgs pret hlora izraisītu sprieguma koroziju. Tādēļ austenīta tērauds vienmēr nav piemērots ļoti sakarsētiem komponentiem ūdens vidē. 

Starp nerūsējošā tērauda veidiem vēl joprojām ir sastopams 4301 un 4401 — klasiķi, kas ir globālā mērogā dominējoši. Šīs caurules ir “parastās nerūsējošā tērauda caurules” 4301 izpratnē. 

Martensīta nerūsējošais tērauds parasti satur 12—16% Cr, mazliet Ni, reti Mo, kā arī salīdzinoši lielu daudzumu oglekļa (C, 0,12—1,2%). To var rūdīt, veicot ātru atdzesēšanu līdz vairāk nekā 1000 HV, un ārkārtīgās izturības dēļ tas ir sevišķi piemērots griešanas instrumentiem, piemēram, ķirurģijas aprīkojumam un augstas kvalitātes virtuves nažiem. 

Pēc rūdīšanas martensīta nerūsējošo tēraudu nevar ne plastiski izveidot, ne arī metināt. Tērauds zaudēs savu rūdījumu, ja tas tiks metināts vai pakļauts cita veida karstuma apstrādei. Martensīta tēraudi ir ļoti magnētiski, un, pateicoties to zemajam Cr saturam un augstajam C saturam, tiem kopumā ir slikta noturība pret koroziju. To bieži var novērot, dārgu virtuves nazi nomazgājot trauku mazgāšanas mašīnā. 

Izmantojot martensīta nerūsējošo tēraudu, var ražot ķirurģijas aprīkojumu. Tas nodrošina lielu izturību, bet diemžēl arī salīdzinoši sliktu noturību pret koroziju. 

Ferīta nerūsējošais tērauds parasti satur 12—18% Cr, mazliet Ni, kā arī nedaudz oglekļa (C ≤ 0,12). Ferītiem ir tāda pati metalurģiskā struktūra kā mīkstajam tēraudam, bet zemā oglekļa satura dēļ tie nav rūdāmi. Tas ir salīdzinoši mīksts, bet ar zemāku izturību salīdzinājumā ar austenīta tēraudu. Ferīta tēraudu var deformēt aukstu, bet ne tādā pašā mērā kā austenīta “košļājamās gumijas” tēraudu. Stabilizētie tipi ir metināmi (45XX tipi), un tie visi ir ievērojami magnētiski. 

Vismazāk leģētajam tēraudam (piemēram, 4003) ir salīdzinoši zema noturība pret koroziju (sevišķi skābē), savukārt visaugstākās pakāpes sakausējums (piemēram, 4521) ir līdzvērtīgs skābes izturīgam tēraudam attiecībā uz punktkorozijas vai plaisu korozijas ziņā. Turklāt attiecībā uz nopietnu sprieguma koroziju ferīta tērauds par austenīta tēraudu ir daudz pārāks. 

Pateicoties zemajam niķeļa saturam, ferīti ir salīdzinoši lēti, un tos aizvien biežāk izmanto tādiem mērķiem, kur austenīta tērauda veidojamība un metināmība ir neatbilstoša vai arī kur vajadzīga skaista un magnētiska virsma, piemēram, ledusskapja durvīm, aizsargplāksnēm vai durvju rokturiem. To pašu iemeslu dēļ ferīta tipa nerūsējošā tērauda patēriņš pasaulē būtiski palielinās. 

Turklāt ferīta tēraudam ir vērā ņemamas iespējas attiecībā uz karsētajiem komponentiem, kur pastāv sprieguma korozijas risks saistībā ar parastajiem un skābes izturīgajiem sprieguma nerūsējošā tērauda tipiem, kā arī ja nepieciešama siltuma vadītspēja, kas austenīta tēraudam ir labāka. Termiskā gareniskā izplešanās atbilst melnā tērauda rādītājam, kas ir aptuveni 2/3 no austenīta tērauda rādītāja. 

Ferīta nerūsējošo tēraudu var veiksmīgi izmantot materiāliem ar nelielu biezumu, augstām materiālu izmaksām un vienkāršu apstrādi. Šī Sīrijā tapusī krūze ir izgatavota no 4016 (AISI 430), kas ir ēdināšanas nozarē plaši izmantots materiāls. Tas, starp citu, ir lielisks piemērs tam, ka ferīta nerūsējošo tēraudu var dziļi izstiept. 

“Duplekss” ir termins ļoti īpašai nerūsējošā tērauda grupai. Dupleksa tērauds ir unikāls ar to, ka tas, atšķirībā no austenīta (piemēram, 4301 un 4401-klasika) vai ferīta hroma tērauda (piemēram, 4016 un 4509) nav vienfāzes. Dupleksa tērauds ir divfāzu. Vienkārši sakot, tas nozīmē, ka mazliet vairāk nekā puse (parasti 55%) no tērauda mikrostruktūras ir ferīts, bet pārējais — austenīts. Tādējādi duplekso tēraudu var iedalīt kategorijā kā abu visbiežāk sastopamo nerūsējošā tērauda veidu “krustceles”.

Dispersijas rūdīts (PH) nerūsējošais tērauds ir divu fāzu martensīta-austenīta augstas izturības tērauds. Parasti tas satur 15—17% Cr, 4—8% Ni, mazliet Mo un līdz 5% vara (Cu). Dispersijas rūdīšana notiek paaugstinātās temperatūrās, atdalot svešās fāzes, kas kopumā padara PH sakausējumus izturīgus, bet korozijas mazāk izturīgus. Visizplatītākie PH nerūsējošā tērauda veidi ir “15-5 PH” un “17-4 PH”, ko periodiski izmanto nerūsējošo ķēžu posmu un golfa nūju izgatavošanai. Bez šiem piemēriem dispersijas rūdīts tērauds ir reti izmantota nerūsējošā tērauda grupa. 

Iepriekš sniegtie piemēri ir ilustrācijas tam, kā var izcili izmantot salīdzinoši retu nerūsējošo 17-4 PH-sakausējumu (15-5 PH, EN 1.4542). Gan trieciena virsma, gan attiecīgās golfa nūjas “korpuss” ir izgatavoti, izmantojot dispersijas rūdītu nerūsējošo tēraudu.