פלדת אל-חלד (נירוסטה) היא סגסוגת ברזל שמכילה לפחות כ-10.5% כרום. שמה המקובל "נירוסטה" מקורו במילה הגרמנית Nichtrostender Stahl.
הכרום יוצר מולקולת מגן דקה של תלת-תחמוצת כרום (Cr2O3) כשנחשף לחמצן. שכבה זו נקראת פסיבציה (שכבת מגן דקה) ומונעת חדירת מים ואוויר, ולכן המתכת נשארת מבריקה. אם נשרט פני השטח, השכבה נוצרה שוב בדרך כלל, ולכן חומר זה "מתקן" את עצמו במהירות.
שתי תופעות חשובות: חיכוך חזק בין חלקי נירוסטה יכול לשחוק את שכבת המגן וליצור חיבור מקומי, מה שעלול לגרום להיפרדות חלקים. כמו כן, בטמפרטורות סביב 200°C מתחילה הפלדה לאבד מהמוצקות שלה. היא מאבדת כ-50% מהחוזק המבני בסביבות 550°C. נקודת ההתכה תלויה בהרכב אבל נעה סביב 1360°C.
העמידות לשיתוך (קורוזיה), המחיר הסביר והברק הופכים אותה לחומר נפוץ: כלי מטבח, סכו"ם וכיורים; כלי ניתוח; ציוד תעשייתי; חלקי בניין למעקות וציפוי חוץ; מטבעות ותכשיטים. נירוסטה ניתנת למחזור ב-100% ופסולת פלדה מהווה כ-50% מהחומר המשמש לייצור פלדה בעולם.
יש ממצאים עתיקים של ברזל עמיד, למשל עמוד הברזל של דלהי. ב-1821 פייר ברתייר הבחין שבעתים של ברזל-כרום יש עמידות לחומצות. פיתוחים טכנולוגיים בתחילת המאה ה-20 הובילו לייצור פלדות אל-חלד שימושיות. ההארי ברירלי (1913) נחשב לאחד מגילוי הייצור המודרני של נירוסטה. במקביל התפתחו סוגים שונים במפעלים בגרמניה ובארצות הברית.
מיון לפי תכונות כולל כמה קבוצות נפוצות:
- נירוסטה אוסטניטית: מכילה ניקל וכרום (לפחות ~16% כרום ו-6% ניקל). דוגמה נפוצה היא SAE304; SAE316 מספקת הגנה טובה יותר מקורוזיה.
- פלדות מברזל טהור (פריטיקיות): מכילות כרום בלי ניקל. דוגמה נפוצה היא SAE430.
- פלדות מרטנזיטיות: מכילות יותר פחמן והן קשיחות יותר. דוגמה בסיסית היא SAE410.
- פלדות דופלקס: משלבות מבנה כפול וסביבות עמידות וחוזק גבוהים (לדוגמה SAE2205).
למרות העמידות, נירוסטה עלולה להיפגע בתנאים מסוימים. כשאין חמצן, או שיש כלור (יוני כלור) כמו במי ים, שכבת המגן לא נוצרת והופכים לשקים שטחיים ולהתקדמות לקורוזיה פנימית שנקראת "שקעי שיתוך". ריתוך עלול לקשור כרום בפחמן ולהחליש את האזור סביב התפר. מניעה עובדתית כוללת בקרה על רמת הפחמן (פחות מ-0.3%), שימוש בסגסוגות דלות פחמן או מועשרות בטיטניום וניאוביום, וליטוש כדי לשפר חשיפה לחמצן.
פלדת אל-חלד נקראת גם נירוסטה. זו תערובת של מתכות. יש בה כרום. כרום הוא יסוד שמגן על המתכת.
כש הכרום נוגע בחמצן, הוא יוצר שכבת מגן דקה. שכבת המגן נקראת פסיבציה. היא דקה ולא נראית. אם יש שריטה, השכבה נבנית שוב מהר. לכן נירוסטה לא מחלידה בקלות.
משתמשים בנירוסטה בסירים, סכו"ם וכיורים. משתמשים גם בכלים של רופאים ובבניינים. אפשר למחזר נירוסטה שוב ושוב.
יש מוצרים ישנים מאוד מעץ ולאחרים מעופרת. חוקרים במאה ה-19 וראשית המאה ה-20 הבינו איך להכין נירוסטה שימושית. הארי ברירלי עבד על זה ב-1913.
יש כמה סוגים של נירוסטה:
- אוסטניטית: יש לה ניקל, והיא לא מגנטית.
- פריטית: אין לה ניקל.
- מרטנזיטית: קשה יותר בגלל פחמן.
- דופלקס: שילוב של כמה תכונות טובות.
נירוסטה עדיין יכולה להיפגע. מים מלוחים מהים עלולים לפגוע בשכבת המגן. ריתוך גם יכול לפגוע בשכבה. מדענים מונעים זאת על ידי שינוי התערובת וטיפולי חימום.
תגובות גולשים