Říká se, že stará láska nerezaví. Ne, jediné, co nerezaví, je nerez

I když s nerezivostí nerezu (správně korozivzdorné oceli) to není až tak pravda. I přes terminologii vůbec není pravdou, že by tato ocel nepodléhala korozi. Za běžných podmínek působení atmosférického nebo vodního prostředí se sice s korozí této oceli setkáme jen výjimečně, ale působením agresivního prostředí se s korozí korozivzdorných ocelí setkáváme zcela běžně.

Korozivzdorná ocel (slangově nerezová ocel, nerez či nerezavějící ocel) se vyznačuje nejen zvýšenou ochranou před oxidací a netečností vůči dalším prvkům, ale i vysokou pevností a dekorativností. Výborně se navíc svařuje, obrábí i tvaruje. Nerezová ocel ovládla zdravotnictví a gastroprovozy, ale i naše běžné domácí kuchyně. Existuje přitom více druhů nerezové oceli, kdy každý najde odlišné využití.

Ocel je železný kov s nízkým obsahem uhlíku, ocel běžného složení však obstojí jen v některých aplikacích. Do oceli se přidávají příměsi, podle kterých rozlišujeme 10 základních tříd oceli. A jedněmi z nich jsou právě oceli nerezové (oceli vysoce legované chrómem, niklem a dalšími legurami). Výrobci přísadami modifikují původní vlastnosti oceli do takové podoby, aby vyhovovala konkrétnímu využití. Nejčastěji jde o zvýšené mechanické a chemické namáhání.

Korozní odolnost oceli je založena na schopnosti takzvané pasivace povrchu železa. I když je pasivita korozivzdorných ocelí vůči celkové korozi dosažena v mnoha prostředích, lze se setkat v různých specifických prostředích se vznikem různých lokálních druhů koroze (štěrbinovou, bodovou, mezikrystalovou a korozním praskáním). Proto se kromě chromu používají i další prvky, které zvyšují korozní odolnost pro daný typ koroze.

Nerezovou ocel rozdělujeme na tři základní druhy podle složení a struktury materiálu: Ocel feritickou, martenzitickou a austenitickou. Dále rozlišujeme takzvané přechodové skupiny, tedy feriticko-austenitické, martenziticko-austenitické a poloferitické oceli.

• Feritické oceli obsahují alespoň 12 % chrómu a žádný nikl. Vynikají vysokou kujností, nejsou však schopné se zpevňovat působením tepla. Feritické oceli jsou velmi dekorativní a dlouhodobě odolávají agresivní mořské vodě.
• Martenzitické oceli jsou magnetické. Vyrábějí se rychlým zchlazením austenitických ocelí. Tyto oceli jsou extrémně pevné, je však snížena jejich odolnost korozím a kujnost.
• Austenitické oceli jsou vlastně nejběžnější nerezové materiály. Obsahují alespoň 18 % chrómu, nikl a malé množství uhlíku. Dosahují vysoké odolnosti vůči korozím a jejich povrch se snadno udržuje. Proto jsou také oblíbené ve zdravotnictví a gastroprovozech, respektive v provozech s vysokými nároky na hygienu. Tyto oceli se dobře svařují a tvarují.

I když korozivzdorné oceli obsahují vysoké množství legur (12 až 30 % chrómu, až 30 % niklu, případně do 24 % manganu a dalších), vždy jde o slitinu uhlíku se železem, tedy ocel.

V New York Times byl v roce 1915 oznámen vývoj korozivzdorné oceli v americkém Sheffieldu. Ovšem problematiku koroze znali pravděpodobně již ve starém Egyptě, Řecku (Platon), Římě (Plinius a Vitruvius) a Dillí. V Dillí dokonce dodnes stojí železný pilíř z 5. nebo 6. století. Ovšem první dochované písemné zmínky o korozi kovaných železných částí vodních staveb se datují až do 15. století a koroze litinových vodovodů byla pozorována až o přibližně dvě století později. Pro ochranu litiny se dříve používalo pokovování cínem (na našem území již přibližně po roce 1000) a mědí (v Anglii v 17. století). Pro lidský organismus však šlo o jedy, což ale lidé tenkrát nevěděli. Později se problematikou koroze zabývali Stahl, Lavoisier a další, přičemž v roce 1821 Hall popisuje podstatu koroze jako oxidaci železa při působení vody a kyslíku. Později byla popsána koroze jako elektrochemický děj.

Korozní odolnost slitiny železa s chrómem pak byla poprvé prokázána Berthierem v roce 1821 v lučavce královské, Malletem v roce 1838 v korozním prostředí, Frémyem v roce 1857 v prostředí koncentrovaných kyselin a dalšími vědci.

Ovšem výzkum a vývoj korozivzdorných ocelí obsahujících chróm a nikl se rozběhl až v první čtvrtině 20. století. Důležitá je též práce Philipa Monnartza z roku 1911, kde uvádí vlastnosti slitin železa s chrómem a jejich využití. Naznačil také dvě nejnižší meze obsahu chrómu. A například v kladenské Poldině huti byla v roce 1910 vyrobena ocel určená pro hlavně loveckých pušek, která obsahovala 10 % niklu.

Harry Brearley z sheffieldských laboratoří hledal korozivzdorné slitiny pro sudy se střelným prachem, načež v roce 1912 objevil a zavedl výrobu martenzitické korozivzdorné oceli s obsahem uhlíku 0,24 % a chrómu 12,8 %. Austenitickou korozivzdornou ocel patentovali Benno Strauss a Eduard Maurer také v roce 1912 a za další dva roky vyrobili ocel s 20 % chrómu, 7 % niklu a 0,25 % uhlíku, určenou k výrobě čpavku. Korozivzdorné oceli byly kromě jiného používány ve vojenském průmyslu již za první světové války například jako součást motorů letadel.

Pak se vývoj trochu zpomalil a první duplexní korozivzdorná ocel byla vyvinuta až okolo roku 1930 (ocel pro papírenský průmysl, Švédsko). Teprve ve 40. letech byly za světové války pochopeny metalurgické procesy a v padesátých letech standardizovány. Další významný skok přišel až na konci 60. let, konkrétně šlo o kyslíko-argonové oduhličení ocelí, které umožnilo výrobu nízkouhlíkových ocelí s regulovaným množstvím dusíku. Od 70. let se začaly vyrábět vysoce kvalitní oceli a takzvané super-korozivzdorné oceli (např. superferitické a superduplexní).

Korozi rozlišujeme chemickou (styk tuhých látek s plynnými v závislosti na teplotě prostředí - oxidačně-redukční reakce), mezikrystalovou (je způsobena vylučováním karbidů chrómu), bodovou (vzniká při lokálním porušení pasivní vrstvy v místech s nehomogennostmi a vadami, ketrými jsou např. nekovové vměstky), korozi za napětí (vzniká i v málo agresivním prostředí obsahující chloridy a hydroxidy a za působení mechanického namáhání (napětí)) a galvanickou (dochází k ní při kontaktu dvou rozdílných kovů vodivým elektrolytem).

V potravinářství se využívají austenitické korozivzdorné oceli, které obvykle obsahují méně jak 0,10 % uhlíku, 16–22 % chrómu, 8–40 % niklu, 0–5 % molybdenu, případně dusík, titan, niob, měď anebo křemík. Pojmenování austenitické získaly podle austenitické struktury, kterou dosahují za normální teploty i za teplot pod bodem mrazu. Austenitickou strukturu zajišťuje dostatek takzvaných austenitotvorných prvků (např. nikl, mangan, uhlík a dusík). Tyto oceli mají nízkou mez kluzu (230–300 MPa), ale vysokou houževnatost (až 240 J·cm2 při -196 °C) a tažnost (45–65 %), díky které jsou vhodné ke tváření za studena. Po tváření za studena lze dosáhnout meze kluzu 510–960 MPa, ale při odpovídajícím snížení tažnosti na 25–8 %. Tyto oceli jsou nemagnetické, ovšem zbytkový obsah 3–10 % feritu δ může způsobovat slabý feromagnetismus.

Austenitické korozivzdorné oceli používané v potravinářství odolávají celkové korozi díky chrómu, molybdenu, mědi, křemíku a niklu, mezikrystalové korozi stabilizací titanem, případně niobem, bodové a štěrbinové korozi molybdenem, křemíkem a dusíkem, koroznímu praskání omezením obsahu fosforu, arzénu, antimonu a cínu. Jsou však náchylné ke korozi pod napětím. Austenitických ocelí se vyrábí desítky druhů.

Pro domácnosti je v případě nerezu atraktivní kromě životnosti také snadná údržba (většinou si vystačíme s jednoduchým omytím a otřením). Povrch přitom zůstává hladký i při dlouhodobém tření (třeba míchání a dření dna hrnců), což oceňujeme i u nerezových dřezů, které jsou navíc velmi pružné a nemohou se jen tak rozbít dopadnutím těžšího předmětu. Ovšem nerezová ocel je využita i v pračkách, sušičkách, myčkách, digestořích a dalším kuchyňském vybavení (misky, příbory, hrnce a jiné). Však jsou také naše kuchyně součástí pojmu gastroprovoz. Ovšem s nerezem se setkáme i v koupelnách, na záchodech a v technických místnostech. Většina nerezových aplikací v interiérech je přitom vysoce designových.

A s nerezem se samozřejmě setkáme i ve stavebnictví. Nerezová ocel je skvělou výztuží betonových staveb, velmi důležitá je i ve všech dopravních konstrukcích (mosty, parkoviště a vodní díla), doma se s materiálem však setkáme třeba v případě nerezových fasádních komínů a kouřovodů, případně ventilačních prvků, vnitřních i venkovních zábradlí a jiných. 

Zdroj: atreon.cz, wikipedia.org, oneindustry.cz, fasteners-cz.cz