Vel overstått påskeferie! Nå dette: Særlig utsatte deler av biler trenger beskyttelse mot rust og kan lages av dyrt rustfritt stål. Men hvor rustfritt er det? Og hva er korrosjon?
Bildet øverst: Rustfri bil er ingen stor nyhet, i 1936 bygde Henry Ford en Tudor helt i rustfritt kromstål, for å se om det gikk. Det gikk, men ble svindyrt. (Foto: Henry Ford Museum)
Av Stein Bekkevold
Rustfrie stål koster en god del mer, og gir stor motstand mot rust og andre angrep fra fuktig luft, saltvann og syrer. De er jernlegeringer med minst 11–12 % krom og ofte nikkel, som i 18/8-stål – dette er stål med 18 % krom og 8 % nikkel.
Når stål er i kontakt med luft får det en tynn oksidfilm på overflaten, den beskytter vanligvis ganske godt. Det finnes jo mange typer rustfrie stål for kjøkkenutstyr og verktøy, for medisinsk utstyr, og til kjemisk industri. Og i rustutsatte transportmidler.
Når et ikke-rustfritt stål møter fuktighet ruster det fordi overflaten får et sjikt av jernhydroksid.Det er porøst, så ioner av oksygen vil raskt perforere det og lage mer rust i stålet. Rusting øker metallets volum og skaper rustflak – jernoksid som vil tilbake til naturen.
Rustfritt
I rustfritt stål reagerer krom med oksygen og fukt, og legger en passivfilm på overflaten. Filmen er en kjemisk forbindelse kalt hydratisert Cr2O3 – den har hydrogen. Den er bare noen få nanometer tykk, kompakt og beskytter mot korrosjon. Hvis filmen skades, reparerer den seg selv.
Men ioner (elektrisk ladde atomer) av klor fra salt trenger lett igjennom. Derfor kan stålet ruste der det finnes klorioner (natriumklorid) – som i saltvann. Noen prosent molybden hjelper mot dette, fordi passivfilmen dannes fortere og blir enda mer robust. Hvis stålet i tillegg får +8 vektprosent nikkel får vi syrefast stål.
De viktigste legeringselementene i rustfrie stål er altså krom og nikkel. Forholdet mellom disse skaper de ulike ståltypene. Fysisk inndeles de i ferrittiske, martensittiske, austenittiske, ferrittisk-austenittiske (dupleks) og herdbare. Austenittiske og dupleks har størst korrosjonsmotstand, mens martensitt-, dupleks- og herdbare stål har høyest fasthet. Og de austenittiske er ikke-magnetiske, mens de rustfrie med ferritt- eller martensittstruktur er mer eller mindre magnetiske. Pluss at alle er dyre som bare det. Det er ikke måte på …
Tilbake til naturen – alt stål her går tilbake til jernoksid. (Foto: Jennifer Pratt, Utah Hiking Beauty/Ogden Wrecked Car Hike)
Rust
Når det gjelder korrosjon, er dette et kronglete fagområde som i mange år har gitt kjemiforskere store utfordringer. Lange og dype studier har lært oss dette: Generell korrosjon (overflatekorrosjon); den mest vanlige typen, med jevn korrosjon over det hele. Dette er noe som er enkelt å motvirke. Pitting (punktkorrosjon); angrep som gir korrosjon i små punkter.Den er vanskelig å oppdage, men kan gi store skader, da korrosjonen kan være stor inne i metallet, men bare se ut som et lite hull i overflaten.
Galvanisk korrosjon; når et edelt metall er i kontakt med et uedelt. Det edle metallet vil i dette tilfellet være katode, mens det uedle blir anode. Dette kan motvirkes ved å male det edleste metallet, slik at effekten hindres. Det er også viktig at det edleste (katodiske) metallet ikke har mye større areal enn det u-edleste (anodiske).
Spaltekorrosjon oppstår i rustbestandig stål i trange spalter uten tilgang på oksygen. Forholdene gjør at det rustbestandige stålet ikke får bygget opp oksidhinnen – og korroderer. Inter-krystallinsk korrosjon er skummelt, lokalt angrep på eller ved korngrensene med beskjedent angrep på overflaten. Dette er farlig fordi festet mellom kornene kan bli så dårlig at laster ikke kan overføres, seigheten blir sterkt nedsatt på et relativt tidlig tidspunkt, og brudd kan oppstå uten forvarsel.
Spenningskorrosjon er sprekkdannelser pga statiske strekkspenninger og korrosjon. Spenningene kan ofte skyldes ytre belastning, sentrifugalkrefter eller temperaturvariasjoner. Men de kan også være en følge av indre spenninger fra kaldbearbeiding, sveising eller varmebehandling.
Inne i reverserings-delen av gassutløpet brukte vi – i Saab 37 Viggen – rustfritt stål, titan og en nikkel/krom-legering for rustbeskyttelse ved reversering – gassene ble blåst forover i en åpnet ringluke under finnen; utløpet ble stengt med tre rustfrie klaffer. (Foto: Saab)
Nimonic
Dette er en familie nikkelbaserte høytemperatur lavkryp superlegeringer. De består av over 50 % nikkel og 20 % krom – ofte med titan og aluminium. Navnet er varemerke for Special Metals Corp. Stoffet brukes i gassturbiner og høytytende forbrenningsmotorer. Det ble utviklet på 1940-tallet av Wiggin Works i Hereford, til støtte for Whittle-jetmotoren – som vel var basert på norske J. E. Ellings patent av 1884, og på turbinene han bygget fra 1903 – uten å bli anerkjent …
