Nerjaveče jeklo je skupina zlitin na osnovi železa, ki vsebujejo najmanj približno 11% kroma. Njegova sestava preprečuje rjavenje železa in zagotavlja tudi toplotno odporne lastnosti. Različne vrste nerjavečega jekla vključujejo elemente ogljika, dušika, aluminija, silicija, žvepla, titana, niklja, bakra, selena, niobija in molibdena.
Posebne vrste nerjavečega jekla so pogosto označene s trimestnim številom, npr. 304 nerjaveče.
Glavna lastnost nerjavečega jekla je prav njegova zmožnost, da ne porjavi. Odpornost nerjavečega jekla na rjavenje pa je posledica prisotnosti kroma v zlitini. Ta tvori pasivni film, ki osnovni material ščiti pred korozijskimi napadi, v prisotnosti kisika pa se lahko samoceli.
Odpornost proti koroziji je lahko v proizvodnji inoksa mogoče tudi povečati, in sicer tako da:
- povečajo vsebnosti kroma na raven nad 11%;
- dodajo 8% ali več niklja;
- dodajo molibdena (ki prav tako izboljšuje odpornost proti “koroziji v obliki luknjic”).
Dodatek dušika prav tako izboljšuje odpornost proti koroziji in poveča mehansko trdnost zlitine. Prav tako pa za posebne, po naročilu izdelane zlitine lahko odpornost na korozijo še povečajo (z različnimi vsebnostmi kroma in molibdena).
Odpornost proti koroziji in madežem, nizki oziroma mnogokrat kar nični stroški vzdrževanja in vsem poznani lesk. To so glavne lastnosti, ki omogočajo, da je nerjaveče jeklo idealen material za številne namene, pri katerih je potrebna trdnost jekla in odpornost proti koroziji.
Poleg tega je nerjaveče jeklo mogoče valjati v pločevine, plošče, palice, žice in cevi. Uporabljajo se lahko v številnih industrijah npr. kot:
- kuhinjska posoda (npr. banjice za sladoled ali Gastronorm posoda), jedilnem priboru,
- kmetijska oprema (posode, cisterne ipd.),
- zdravstvena oprema (kirurški instrumenti)
- gradbena oprema in material (večje naprave, gradbeni material v velikih zgradbah),
- industrijska oprema (npr. v papirnicah, kemičnih obratih, pripravi vode) in
- transportna oprema (rezervoarji in cisterne za kemikalije in živilske izdelke).
Odpornost materiala proti koroziji, enostavnost čiščenja in možnost sterilizacije s paro ter odsotnost potrebe po površinskih premazih so spodbudili uporabo nerjavečega jekla v kuhinjah in obratih za predelavo hrane. Ti so nad izdelkom navdušeni že skoraj 100 let.
Dajmo si podrobno ogledati, kako se nerjaveče jeklo pravzaprav lahko vse uporablja in kakšna imena ima glede na industrijo v kateri se pojavlja.
Kirurško nerjaveče jeklo
Kirurško orodje in medicinska oprema so običajno izdelani iz nerjavečega jekla zaradi svoje trajnosti in zmožnosti sterilizacije v avtoklavu. Poleg tega so tu še kirurški vsadki, kot so ojačitve kosti in nadomestki (lobanjske plošče). Izdelani so iz posebnih zlitin, oblikovanih posebej za odpornost proti koroziji, mehanski obrabi in morebitnim biološkim reakcijam.
Nerjaveče jeklo se uporablja tudi v različnih aplikacijah v zobozdravstvu. Običajno se uporablja nerjaveče jeklo v številnih instrumentih, ki jih je treba sterilizirati (npr. igle, endodontske datoteke pri terapiji koreninskih kanalov, kovinski stebri zob, obdelanih s koreninskim kanalom, začasne krone in krone za mlečne zobe).
Kirurške zlitine iz nerjavečega jekla so bile uporabljene tudi v nekaterih zgodnjih zobnih vsadkih.
Nerjaveče jeklo v industriji energije
Nerjaveče jeklo se pogosto uporablja v vseh vrstah elektrarn, od jedrskih do sončnih. Nerjaveča jekla so idealna kot mehanski nosilci za enote za proizvodnjo električne energije, kadar je potrebno prepuščanje plinov ali tekočin, kot so filtri v hladilni vodi ali čiščenje vročega plina. Lahko pa nudijo tudi oporo kot strukturni nosilci pri proizvodnji električne energije.
Nerjaveče jeklo se uporablja v elektrolizatorjih (najpogostejše so protonske izmenjevalne membrane in elektrolizatorji s trdnimi oksidi), ki z elektrolizo vode pretvarjajo električno energijo v vodikov plin. Nasprotno pa se nerjavno jeklo uporablja v gorivnih celicah, ki izvajajo nasprotno reakcijo in združujejo vodik in kisik za proizvodnjo vode in električne energije.
Kulinarika in nerjaveče jeklo
Iz nerjavečega jekla je npr. izdelano vaše kuhinjsko pomivalno korito. Predvsem v kulinarilnih izdelkih pride nerjaveče jeklo še posebej do izraza. Robustnost, trajnost, odpornost na toploto in enostavnosti čiščenja – to so glavne lastnosti, ki jih s pridom izkoriščajo tako domače gospodinje kot profesionalni chefi.
Posoda in pripomočki za peko so lahko oblečeni v nerjaveče jeklo tudi zato, da se izboljša njihovo čiščenje in trajnost. Hkrati pa ta vrsta jekla omogoča tudi uporabo na indukciji. Ker je nerjaveče jeklo slab prevodnik toplote, se pogosto uporablja kot tanka površinska obloga nad jedrom iz bakra ali aluminija, ki lažje prevaja toploto.
Jedilni pribor je pogosto izdelan iz nerjavečega jekla, zaradi nizke korozije, zanemarljive toksičnosti in zmožnosti, da ne prevzame vonja ali okusa živil. Enako velja za večje posode za posebne mešalce, ki se večinoma uporabljajo v menzah in obratih za catering – tukaj se predvsem izkažejo planetarni mešalniki oziroma mešalec za testo .
Proizvodnja hrane in pijač
Nerjaveče jeklo (serije 300; še zlasti pa tipa 304 in 316), je material, ki je izbran za prehrambeno industrijo in industrijo pijač. Nerjaveča jekla so ugodna, ker ne vplivajo na okus izdelka, izdelke izdelane iz njih je enostavno očistiti in ti so praktično trajni. V prehrambeni industriji in industriji pijač se nerjavno jeklo pogosto uporablja v kuhinjski posodi, policah, pultih, vozičkih, hladilnikih.
Jeklo, ki ne rjavi je ravno tako prisotno pri pripravi piva, vina, predelavi mesa in še bi lahko naštevali.
Nerjaveče jeklo je lahko tudi del strelnega orožja
Nekatera strelna orožja vsebujejo komponente iz nerjavečega jekla kot alternativo modremu ali pruskemu jeklu. Nekateri modeli pištol, kot sta Smith & Wesson Model 60 in pištola Colt M1911, so lahko v celoti izdelani iz nerjavečega jekla.
To daje orožju odtenek visokega sijaja, ki je podoben videzu nikljanja. Za razliko od prevleke, obloga iz nerjavečega jekla ni izpostavljena luščenju ali obrabi zaradi drgnjenja. Prav tako ne obstaja možnost pojava rjavenja, če pride do opraskanja orožja.
Nerjavno jeklo kot material za 3D tiskanje
Nekateri ponudniki 3D-tiskanja so razvili lastne mešanice za hitro izdelavo prototipov iz nerjavečega jekla. Eden izmed priljubljenih razredov nerjavečega jekla, ki se uporablja pri 3D tiskanju, je nerjaveče jeklo 316L. Zaradi visokega temperaturnega gradienta in hitre stopnje strjevanja imajo izdelki iz nerjavečega jekla, izdelani s 3D-tiskom, bolj izpopolnjeno mikrostrukturo. To pa praktično pomeni, da imajo izboljšane mehanske lastnosti.
Vendar trenutno nerjavno jeklo ni tako pogosto uporabljeno v 3D tisku kot ostali materiali, ki nudijo boljši price-performance koeficient!
Kot zanimivost: Najboljši material iz katerega so naejeni slaščičarski pripomočki
Pretvorba celuloze, papirja in biomase in orodja iz nerjavečega jekla
Ste se kdaj vprašali, zakaj so veliki valji, s katerimi izdelujejo velike pole papirja narejeni iz kovine, papir pa je še vedno snežno bel?
Nerjaveča jekla se pogosto uporabljajo v industriji celuloze in papirja, da bi se izognili onesnaženju izdelka z železom ali rjo. Poleg odpornosti proti koroziji pa nudi nerjaveče jeklo odpornost tudi na različne kemikalije, ki se uporabljajo v postopku izdelave papirja.
Poleg tega se v kartonski industriju uporablja različna orodja (nekatera so zelo podobna slaščičarskemu pripomočku, kot je npr. tortni obroč), s pomočjo katerih se iz kartonskih pol lahko dobi raznorazne oblike za podloge, škatlice ipd.
Uporaba nerjavečega jekla pri jeklenih konjičkih
Največkrat se nerjaveče jeklo v avtomobili uporablja pri izpušni cevi oziroma pri celotnemu izpušnemu sistemu. Zahteve za varstvo okolja, namenjene zmanjšanju onesnaževanja in hrupa v celotni življenjski dobi avtomobila, so privedle do uporabe feritnih nerjavnih jekel. Uporabljajo se za kolektor, cev, dušilec zvoka, katalizator in izpušno cev.
Nerjaveče jeklo se je izkazalo za najboljšo izbiro tudi za različne druge, manjše komponente v avtomobilski industriji, kot so npr. ojačitve za metlice brisalcev, kroglice za napravo za upravljanje varnostnih pasov v primeru nesreče, vzmeti, pritrdilni elementi itd.
Nekateri proizvajalci avtomobilov uporabljajo nerjaveče jeklo kot okrasne poudarke v svojih vozilih.
Letalska in vesoljska industrija in inoks material
Predvsem zaradi svoje sposobnosti nerjavenja je v začetku 20 stoletja inoks material izgledal izredno vabljiv za letalsko industrijo. Pri temu pa mu ni pomagal predvsem teža, ki je pri gradnji letal bistvenega pomena. V primerjavi z inoksom se je tukaj veliko bolje obnesel aluminij, ki je bitko z inoksom prepričljivo dobil in v letalstvu uveljavil svoj primat.
Nerjaveče jeklo se že nekaj let uporablja tudi pri vesoljskih letih. Zgodnje rakete Atlas so nerjaveče jeklo potrebovale za svoje rezervoarje za gorivo. Zunanja obloga modulov in integrirana nosilna konstrukcija Mednarodne vesoljske postaje prav tako uporabljajo zlitine iz nerjavečega jekla.
Tudi podjetje SpaceX je za svoje večkratno uporabljive rakete izbralo nerjaveče jeklo kot glavni material. To pa so storili zato, ker morajo rakete, sploh tiste, ki so za večkratno uporabo, preživeti velike temperaturne razlike pri izstopih in vstopih v atmosfero. In to je tudi ena izmed glavnih lastnosti, zakaj je Elon Musk s svojo ekipo izbral prav nerjaveče jeklo!
**** ****
Lahko bi torej rekli, da je nerjaveče jeklo od svojih začetkov do danes spisalo neverjetno zgodbo, ki jo lahko pripišemo le redkokateremu materialu. Je pa res, da je v tem in prejšnjem stoletju tehnologija omogočila zavidljiv napredek na področju številnih materialov. Tokrat smo izbrali nerjaveče jeklo, le kateri material bomo opisali naslednjič?
Viri:
(1) Wikipedia
(2) Space.com