Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι ένα από τα μεταλλικά υλικά που πλέον χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στην καθημερινή μας ζωή. Από ένα απλό μαχαιροπίρουνο καθημερινής χρήσης μέχρι την κατασκευή πυραύλου που ταξιδεύει στο αχανές διάστημα αντιμετωπίζοντας ακραίες συνθήκες λειτουργίας. Χαρακτηριστικό είναι ότι τα τελευταία πέντε χρόνια η παγκόσμια ζήτησή του έχει οδηγήσει σε αύξηση της παραγωγής του περισσότερο από 35%.

Τί είναι όμως αυτό που τον κάνει τόσο χρήσιμο;

Το πρώτο που μπορεί να λεχθεί είναι η λεία και γυαλιστερή του επιφάνεια και η μεγάλη του αντιδιαβρωτική ικανότητα.

Όμως υπάρχουν και πολλά άλλα:

Παράγεται με κάθε δυνατή μορφή και διάσταση, ως έλασμα, προφίλ, άξονας, σωλήνας, γωνία, αλυσίδα, σύρμα, διακοσμητικό κλπ.

Έχει εξαιρετικά λεία επιφάνειά η οποία καθαρίζεται εύκολα και δεν επιτρέπει την δημιουργία εστιών συγκέντρωσης βακτηριδίων.

Δεν είναι τοξικό. Δεν περιέχει ψευδάργυρο ή μόλυβδο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην ιατρική βιομηχανία και την βιομηχανία τροφίμων. Οι ποσότητες χρωμίου και νικελίου οι οποίες περιέχονται στα μαγειρικά σκεύη δεν θεωρούνται ικανές να προκαλέσουν κάποιο πρόβλημα υγείας.

Κάποια προσοχή πρέπει να δίνεται από όσες και όσους τρυπούν τα αυτιά τους ή άλλα σημεία του σώματός τους για να περάσουν ανοξείδωτα σκουλαρίκια ή άλλα διακοσμητικά. Σε αυτή την περίπτωση το νικέλιο μπορεί να προκαλέσει αλλεργική δερματίτιδα εξ επαφής. Το ίδιο πρόβλημα μπορεί να δημιουργηθεί και κατά το ξύρισμα εξ αιτίας του νικελίου που περιέχουν οι ξυριστικές λεπίδες.

Ο μεγάλος αριθμός των διαφόρων τύπων δίνει την δυνατότητα επιλογής υλικών για χρήση σε πολύ υψηλές ή πολύ χαμηλές – κρυογενικές – θερμοκρασίες.

Η υψηλή σκληρότητα του υλικού, σε συνδυασμό με την αντιδιαβρωτική του ιδιότητα, επιτρέπει την σχεδίαση κατασκευών με μικρότερο πάχος υλικού και μικρότερο βάρος.

Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι πλήρως ανακυκλώσιμο υλικό και δεν ρυπαίνει το περιβάλλον. Σήμερα περισσότερο από 50% της παραγωγής του ανοξείδωτου, γίνεται από ανακυκλώσιμο υλικό.

Έχει μεγάλη διάρκεια ζωής και το κόστος χρήσης θεωρείται πολύ ικανοποιητικό.

Τι είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας

Καθημερινές είναι σχεδόν οι εκφράσεις όπως «…έβαλα από το καλό ανοξείδωτο. Είναι 316 …», ή «…αυτό είναι το κανονικό ανοξείδωτο επειδή δεν σκουριάζει…» ή «…το καλό ανοξείδωτο δεν το πιάνει ο μαγνήτης…» και πολλά άλλα.

Μήπως όμως το ανοξείδωτο είναι ένα μεταλλικό κράμα, διαφορετικό από αυτό που πιστεύουμε ότι γνωρίζουμε και αυθαίρετα χαρακτηρίζουμε;

Το πρόβλημα μάλλον πρέπει να ξεκινάει από την συντόμευση που έγινε στην ονομασία αυτού του υλικού και του οποίου δεν είναι απλώς ανοξείδωτο αλλά ανοξείδωτος χάλυβας.

Η πλήρης αυτή ονομασία του μας προσδιορίζει ότι πρόκειται για ένα σιδηρούχο υλικό, όπως είναι ο χάλυβας, το οποίο όμως χαρακτηρίζεται τόσο για τις ισχυρές αντιδιαβρωτικές του ιδιότητες όσο και για τις υπόλοιπες υψηλές του μηχανικές αντοχές.

Η ιστορία του ανοξείδωτου χάλυβα ξεκινάει το 1761, όταν οι ερευνητές ανακάλυψαν το χημικό στοιχείο χρώμιο (Cr).

Η χημική συγγένεια του χρωμίου προς το οξυγόνο, η ικανότητα δηλαδή του χρωμίου να συνδέεται με το οξυγόνο, οδήγησε τους επιστήμονες στην σκέψη ότι εάν προσθέσουμε στον χάλυβα το χρώμιο, αυτό θα συνδέεται με το οξυγόνο και έτσι θα προφυλάσσεται ο χάλυβας από την οξείδωση.

Έτσι ξεκινάει στα 1850 η βιομηχανική παραγωγή χάλυβα ενισχυμένου σε χρώμιο.

Ένας χάλυβας για να θεωρηθεί ως ανοξείδωτος, πρέπει να περιέχει περισσότερο από 10,5% χρώμιο. Το χρώμιο, βρίσκεται βεβαίως ομοιόμορφα κατανεμημένο μέσα στο υλικό, αλλά κατά την εξέλασή του δημιουργεί στην επιφάνειά του, μια μεμβράνη οξειδίου του χρωμίου ( Cr2O3), η οποία παθητικοποιεί και προστατεύει το υλικό από την οξείδωση. Η καταστροφή αυτής της μεμβράνης η οποία έχει πάχος περίπου 5μ, παρ όλο που έχει την καταπληκτική ιδιότητα να αναγεννάται όταν η περιεκτικότητα είναι περισσότερη από 13%, συχνά γίνεται η αιτία έναρξης της οξείδωσης του ανοξείδωτου χάλυβα. Κατά τον χειρισμό επομένως του ανοξείδωτου χάλυβα, είναι εξαιρετικά κρίσιμο να μην πληγώνεται η επιφάνειά του αλλά και να μην έρχεται σε επαφή με κοινούς χάλυβες οι οποίοι με το φαινόμενο της γαλβανικής διάβρωσης οξειδώνουν και τον ανοξείδωτο χάλυβα. Ακόμη και η αιωρούμενη σιδηρόσκονη στον χώρο είναι ικανή να καταστρέψει αυτόν τον χάλυβα. Για τον λόγο αυτόν η επεξεργασία του ανοξείδωτου χάλυβα πρέπει να γίνεται σε χώρους όπου δεν υπάρχει δραστηριότητα επεξεργασίας άλλων κοινών χαλύβων. Ακόμη και στην χρήση των διαφόρων εργαλείων επεξεργασίας του υπάρχουν πολύ αυστηρές προδιαγραφές.

Ο ανοξείδωτος χάλυβας όμως δεν αποτελείται μόνο από σίδηρο, χρώμιο και βεβαίως άνθρακα. Περιέχει και αρκετά άλλα στοιχεία οι περιεκτικότητες των οποίων προσδιορίζουν τους 200 περίπου διαφορετικούς τύπους ανοξείδωτου χάλυβα.

Κραματικά στοιχεία:

Χρώμιο Cr:

Το χρώμιο είναι το κοινό κραματικό στοιχείο σε όλους τους τύπους ανοξείδωτου χάλυβα που βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες. Είναι ένα στοιχείο γυαλιστερό, σκληρό, εύθραυστο και πήρε την ονομασία του από την Ελληνική λέξη «χρώμα» επειδή οι διάφορες χημικές του ενώσεις δημιουργούν έντονα χρώματα. Έχει πολύ υψηλό σημείο τήξης, 1.907 °C και για αυτό συχνά οι συγκολλητές λένε ότι το ανοξείδωτο σύρμα συγκόλλησης είναι πιο σκληρό από το κοινό σιδηροῦχο τύπου ER70S-.. . Ενδεικτικά ο σίδηρος τήκεται στους 1537 °C .

Το χρώμιο κατά την συγκόλληση, παράγει επικίνδυνα καπναέρια για τα οποία πρέπει να λαμβάνονται ειδικά μέτρα προστασίας. ( Έχει γίνει σχετική αναφορά σε παλαιότερη ανάρτηση) .

Το νικέλιο χαρακτηρίζει κυρίως τους ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες αφού μεταλλουργικά βοηθάει την σταθεροποίηση του ωστενίτη στα κράματα Fe/C/Cr και για τον λόγο αυτόν μπορεί να βρεθεί και σε πολύ υψηλή περιεκτικότητα περισσότερο και από 30%. Επίσης βελτιώνει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού τις οποίες διατηρεί ακόμη και στις κρυογενικές θερμοκρασίες περίπου -200 οC όπου υγροποιείται σταδιακά ο ατμοσφαιρικός αέρας. Ένας ανοξείδωτος χάλυβας με περιεκτικότητα νικελίου περισσότερη από 10% παρουσιάζει βελτιωμένη ικανότητα επεξεργασίας του αλλά και αυξημένη αντοχή σε διάβρωση σε όξινο περιβάλλον και ιδιαίτερα στο θειικό οξύ. Χαρακτηριστικό της ύπαρξης νικελίου στον ανοξείδωτο χάλυβα είναι ότι καθιστά αυτόν ένα μη μαγνητίσιμο υλικό.

Μολυβδαίνιο Mo:

Το μολυβδαίνιο είναι ένα αρκετά δραστικό μέταλλο και για τον λόγο αυτόν η προσθήκη του ως κραματικό στοιχείο αυξάνει την αντιδιαβρωτική ικανότητα του ανοξείδωτου χάλυβα τόσο σε τοπικά σημεία όσο και γενικά. Ηλεκτρόδια πλούσια σε μολυβδαίνιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υπόστρωμα, όταν πρόκειται να συγκολληθεί κοινός ή ελαφρά κραματωμένος χάλυβας με ανοξείδωτο χάλυβα. Όταν προστίθεται σε μαρτενσιτικό ανοξείδωτο χάλυβα αυξάνει την αντοχή του στις υψηλές θερμοκρασίες. Το μολυβδαίνιο έχει εξαιρετικά υψηλό σημείο τήξεις, τήκεται στους 2623 °C. Περίπου 1100°C υψηλότερα από τον σίδηρο.

Θείο S:

Το θείο μπορεί να θεωρηθεί ως μια αναγκαία «βρομιά» μέσα στον ανοξείδωτο χάλυβα εφ όσον από την μία πλευρά είναι απαραίτητο για τη επεξεργασία του μετάλλου από την άλλη συμβάλει στην μείωση της αντιδιαβρωτικής ικανότητάς του.

Υπάρχει ακόμη ένα πλήθος άλλων πρόσθετων κραματικών στοιχείων, τα οποία επηρεάζουν ποικιλοτρόπως τις χημικές και μηχανικές ιδιότητες του ανοξείδωτου χάλυβα και τις οποίες πρέπει να λαμβάνει υπ όψιν του κατά την μελέτη μιας κατασκευής ένας μηχανικός συγκολλήσεων. Τέτοια κραματικά στοιχεία είναι τα:

Τιτάνιο (Ti), Μαγγάνιο (Mn), Άζωτο (Ν), Δημήτριο (Ce), Πυρίτιο (Si), Χαλκός (Cu), Νιόβιο, Ζιρκόνιο (Zr), Βολφράμιο (W).