Ce este inox: strat pasiv, mărci și finisaje

Prin cuvântul „inox" numim atât chiuveta din bucătărie, cât și balustrada terasei sau banda de pe ușa de intrare. De fapt, este o întreagă familie de oțeluri cu compoziții diferite, prețuri diferite și comportamente foarte diferite atunci când aerul din jur este sărat.

Acest articol este despre inox ca material: ce anume îl face inoxidabil, de ce totul depinde de un strat gros de câțiva nanometri, cum se citește marcajul și ce se întâmplă cu metalul când îl tăiați, îndoiți, sudați și curățați. Dacă comparați 304 și 316 ca material de fațadă pentru un panel decorativ, articolul potrivit este panouri bond și inox. Aici coborâm un nivel mai jos — în metalurgie.

Cuvântul este francez și este o promisiune

„Inox" provine din franțuzescul inoxydable — „neoxidabil"; în limba bulgară a intrat prin comerț. Englezescul stainless promite mai modest: „nu se pătează". Cuvântul francez promite mai mult decât poate metalul să livreze.

Și aici apare primul paradox. Inoxul se oxidează — instantaneu, în momentul în care întâlnește aerul — și tocmai acest lucru îl salvează. Promisiunea nu este „nu reacționează cu oxigenul", ci „reacționează atât de rapid și de ordonat încât se auto-sigilează". Ca termen, „inox" este un cuvânt imprecis; ca mecanism, descrie lucrul corect, dar cu semn schimbat.

Istoria este scurtă: Pierre Berthier observă rezistența la acizi a aliajelor fier-crom în 1821, iar în 1913 britanicul Harry Brearley descoperă că proba sa cu conținut ridicat de crom pur și simplu nu ruginește.

Definiția este un număr: 10,5% crom

„Inoxidabil" nu este un concept descriptiv, ci o definiție cu o valoare precisă. Conform EN 10088-1, un oțel este inoxidabil când conține minimum 10,5% crom din masă și maximum 1,2% carbon. Sub acest prag, filmul de oxid de pe suprafață este întrerupt și poros — există în unele locuri, lipsește în altele, iar coroziunea trece prin găuri. Peste prag, filmul devine continuu.

De aceea 10,5% nu este o cifră rotundă de catalog, ci o graniță de comportament. În practică, cele mai răspândite mărci pornesc mult peste acest minim — la 16–18% crom.

Stratul pasiv: câțiva nanometri care decid totul

Când cromul din oțel întâlnește oxigenul, formează oxid de crom — un film dens, aderent și stabil chimic, cu grosimea de 1–3 nanometri (Outokumpu indică 1–3 nm, ISSF — 2–3 nm). Pentru comparație: o coală de hârtie de 0,1 mm este de circa 40.000 de ori mai groasă. Filmul este transparent, nu se vede și nu se simte la atingere — luciul pe care îl numim „inox" aparține de fapt metalului de dedesubt. Mecanismul este descris în detaliu de Asociația Britanică pentru Oțel Inoxidabil.

Diferența față de vopsea este de principiu. Vopseaua este un strat aplicat deasupra: dacă o zgâriați, gaura rămâne gaură și de acolo pornește rugina. Stratul pasiv este produs de material din propria sa substanță — dacă îl zgâriați, cromul de pe suprafața nou expusă reacționează cu oxigenul din jur și filmul se închide din nou. Este singura „acoperire" care se repară singură.

Condiția, însă, este una și este esențială: trebuie să existe oxigen. Auto-vindecarea este o reacție chimică și are nevoie de un reactant. Inoxul aflat sub un strat suprapus, sub o garnitură sau în apă stătută fără acces la aer își pierde capacitatea de a se „vindeca" tocmai acolo unde are cea mai mare nevoie de ea.

Ce distruge stratul pasiv

Practic toate problemele legate de inox sunt probleme ale acestui film. Patru mecanisme explică aproape tot ce poate merge prost:

• Clorurile. Ionul de clorură este mic și agresiv și perforează filmul punctual, nu uniform. Rezultatul este coroziunea punctiformă (pitting) — o adâncitură întunecată care crește spre interior, în timp ce suprafața din jur pare intactă. Sursele sunt cunoscute: sarea marină din aer, sarea de deszăpezire de pe pavaj, apa clorinată din piscină, produsele de curățare cu clor pentru baie.
• Lipsa de oxigen. Sub un strat suprapus, sub un șaib sau în spatele unei garnituri, umiditatea stagnează, oxigenul este insuficient și filmul nu se poate reface. Aceasta este coroziunea în crăpătură (crevice corrosion) — motivul pentru care inoxul cedează adesea acolo unde pare cel mai protejat.
• Contaminarea cu oțel carbon. Particule microscopice de fier obișnuit, rămase de la o perie de sârmă, un disc de șlefuit sau o masă de lucru obișnuită, ruginesc singure și declanșează un atac local. Pata apare zile mai târziu, iar vina este de obicei pusă pe seama unui „inox slab".
• Culoarea termică după sudare. Nuanțele albastru-maronii din jurul cusăturii sunt o peliculă de oxid sub care oțelul a fost sărăcit de crom — dacă nu este îndepărtată, aceasta rămâne punctul slab al piesei.

Cele patru familii și de ce diferă

Inoxul se împarte în familii în funcție de structura cristalină, iar aceasta, la rândul ei, de compoziție. Familia determină magnetismul, capacitatea de îndoire, sudabilitatea și prețul.

Austenitice (seria 300)

Cea mai răspândită familie — aici se regăsesc 1.4301 (304) și 1.4401 (316). Conțin crom și nichel; nichelul stabilizează structura austenitică și îi conferă proprietățile caracteristice: plasticitate excelentă, sudabilitate excelentă și, în stare recoaptă, un caracter practic nemagnetic. Conform EN 10088-2, pentru 1.4301 banda laminată la rece este declarată cu Rp0,2 ≥ 230 MPa și Rm 540–750 MPa (tabla laminată la cald — 210 și 520–720 MPa), la o alungire ≥ 45%. Conform EN 10088-1, conductivitatea termică la 20 °C este de 15 W/(m·K), iar coeficientul mediu de dilatare termică — 16 × 10⁻⁶ 1/K pentru intervalul 20–100 °C și 18 × 10⁻⁶ către 500 °C. (Fișele americane pentru 304 dau de obicei 16 și 17,3 — de aici provine jumătate din confuzia legată de specificații.)

Reversul medaliei: se ecruisează puternic la prelucrarea la rece, iar nichelul este o marfă bursieră — de aceea prețul tablei din 304 crește și scade din motive independente de proiectul dumneavoastră.

Feritice (seria 400)

Reprezentantul clasic este 1.4016 (430): 16–18% crom, maximum 0,08% carbon și fără nichel. Absența nichelului face marca mai ieftină și cu un preț mult mai stabil. Inoxul feritic este magnetic, conduce mai bine căldura (≈25 W/(m·K)) și se dilată mai puțin (10,0–11,0 × 10⁻⁶ 1/K) — avantaj la sudare, deoarece se deformează mai puțin. Din punct de vedere mecanic: Rp0,2 240–260 MPa, Rm 430–600 MPa (la tablă groasă 430–630), dar alungire de doar 18–20%.

Alungirea scăzută este o limitare: 430 se îndoaie bine, dar nu suportă ambutisarea profundă. Mai important este aspectul corosiv — 1.4016 este destinat interiorului și mediilor slab agresive: electrocasnice, aparate de bucătărie, elemente decorative, coșuri de fum. Aproape de mare, diferența se observă încă din primul an.

Martensitice

Aici se regăsesc 1.4021 (X20Cr13, AISI 420) cu 12–14% crom și 0,16–0,25% carbon și varianta cu conținut mai ridicat de carbon 1.4028 (X30Cr13, 0,26–0,35% C). Conținutul ridicat de carbon permite călirea. EN 10088 nu specifică duritatea, ci stările (+QT) în MPa; conform datelor producătorilor, 1.4021 atinge circa 46–50 HRC, iar 1.4028 — 50–54 HRC. De aici și aplicațiile: cuțite, instrumente chirurgicale, arbori, componente pentru pompe și supape.

Prețul pentru duritate este rezistența la coroziune: mai puțin crom și mai mult carbon înseamnă un strat pasiv mai slab — de aceea cuțitul de bucătărie ruginește dacă rămâne ud în chiuvetă, în timp ce chiuveta din jurul lui nu.

Duplex

Duplexul este un amestec de austenit și ferit în proporții aproximativ egale. Conform EN 10088, marca 1.4462 conține 21–23% crom, 4,5–6,5% nichel, 2,5–3,5% molibden și 0,10–0,22% azot. Aici există o capcană care costă bani: standardul american UNS S32205 restrânge aceleași limite la 22–23% Cr, 3,0–3,5% Mo și 0,14–0,20% N, astfel încât o tablă certificată conform 1.4462 nu acoperă automat S32205. Rezultatul este o limită de curgere aproximativ dublă față de 316, cu mai puțin nichel și o rezistență foarte ridicată la cloruri — industria chimică, construcții marine, rezervoare, poduri. Nu este „un inox mai bun" pentru orice utilizare: este mai greu de format și necesită un control mai strict la sudare.

Magnetul nu este un test pentru calitatea mărcii

Cel mai răspândit mit de atelier: „dacă se lipește un magnet, nu este inox adevărat". Inoxul austenitic recopt este într-adevăr practic nemagnetic, dar după prelucrarea la rece o parte din austenit se transformă în martensit, iar materialul devine ușor magnetic — pe marginile tăiate, în colțurile ambutisate profund, în jurul găurilor ștanțate. Mărcile feritice și martensitice sunt, la rândul lor, magnetice prin definiție și, cu toate acestea, reprezintă inox perfect legitim. Și cel mai important: magnetul nu face diferența între 304 și 316, pentru că diferența constă în molibden.

Cum se citește marcajul

Într-o specificație veți întâlni două sisteme și este bine să le „traduceți" mental:

Cod EN	Denumire EN	AISI	Ce înseamnă
1.4301	X5CrNi18-10	304	Bazicul austenitic: ~18% Cr, ~8% Ni
1.4307	X2CrNi18-9	304L	Același, cu conținut redus de carbon
1.4401	X5CrNiMo17-12-2	316	Cu molibden pentru rezistență la cloruri
1.4404	X2CrNiMo17-12-2	316L	316 cu conținut redus de carbon
1.4016	X6Cr17	430	Feritic, doar crom, fără nichel
1.4462	X2CrNiMoN22-5-3	2205	Duplex

Codul european (1.43xx, 1.44xx) este cel care apare în certificat și în factură; denumirea americană (304, 316, 430) este cea folosită în vorbirea din atelier. Dacă în document scrie 1.4301, ați cumpărat 304 — indiferent ce s-a spus verbal.

Denumirea conform EN se citește literal: X înseamnă oțel înalt aliat, cifra care urmează reprezintă carbonul înmulțit cu 100, urmată de elementele de aliere și procentele lor. X5CrNi18-10 = 0,05% carbon, 18% crom, 10% nichel.

Ce înseamnă „L"

L vine de la low carbon și nu este un adaos cosmetic. Mărcile standard admit circa 0,07–0,08% carbon; mărcile L îl limitează la maximum 0,030%. Motivul este sudarea: la menținere aproximativ în intervalul 425–850 °C — nu există o graniță unică, BSSA indică 370–815 °C, Outokumpu 550–850 °C — carbonul migrează spre limitele granulelor și se combină cu cromul, formând carburi de crom. Acest crom nu mai participă la formarea stratului pasiv, iar de-a lungul limitelor rămâne o zonă sărăcită de crom. Fenomenul se numește sensibilizare, iar consecința este coroziunea intergranulară — „ruginirea cusăturii".

316L rezolvă problema din start: sub 0,030% carbon nu există suficient material pentru formarea carburilor, iar cusătura rămâne rezistentă fără tratament termic suplimentar. De aceea, pentru tot ceea ce se sudează — rezervoare, balustrade, conducte, cadre — marca L este alegerea rațională, nu un moft mai scump.

PREN: un număr care poate fi comparat

PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) plasează două mărci pe aceeași scală:

PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N

Formula ponderează cele trei elemente care acționează efectiv împotriva coroziunii punctiforme: cromul intră cu coeficientul 1, molibdenul — cu 3,3, azotul — cu 16. Înlocuiți compoziția mărcilor și veți vedea de ce duplexul se află într-o categorie diferită, iar 430 nu este un candidat pentru mediul marin. Pentru proprietarul unei case la jumătate de kilometru de plajă, toată această matematică se reduce la o singură propoziție: cereți 316, nu doar „inox".

Este important și ce nu este PREN. Nu este o durată de viață și nu ține cont nici de suprafață, nici de crăpături, nici de temperatură, nici de sudare. PREN compară mărci, nu produse finite.

Suprafețe conform EN 10088-2

Suprafața este o specificație separată cu propriul cod: o cifră pentru laminare (1 — la cald, 2 — la rece) plus o literă pentru prelucrare.

Patru dintre acestea acoperă aproape totul. 2B este suprafața standard laminată la rece — ușor mată și cea mai răspândită. 2R (BA, bright annealed) este recoptă lucioasă: foarte netedă și reflectorizantă, fără a fi lustruită. 2J este periată — cunoscutul „inox șlefuit", echivalentul US No. 4, cu o direcție vizibilă a firului. 2P este lustruirea în oglindă, echivalentul US No. 8. Codurile EN nu sunt echivalente formale ale numerelor americane — comparația este orientativă.

Suprafața nu este doar despre aspect. Cu cât este mai rugoasă, cu atât reține mai bine sarea, praful și umezeala și cu atât apare mai ușor pătarea de tip „tea staining" — un depozit maroniu care este cosmetic, dar strică tot aspectul. Asociația Australiană pentru Oțel Inoxidabil descrie acest fenomen ca fiind tipic până la circa 5 km de o plajă cu valuri și până la 1 km de o mare liniștită și recomandă suprafețe mai netede precum 2B și BA în locul celei periate No. 4; în condiții mai nefavorabile — vânt, aer poluat, zonă adăpostită — pătarea poate apărea și la 20 km de țărm. Aceeași sursă consideră 316 drept standard minim în fâșia de cinci kilometri. Pentru aplicații arhitecturale marine și exterioare, standardul oferă și codul mai strict 2K — polizare saten cu cerință suplimentară de rugozitate sub 0,5 µm perpendicular pe direcția firului.

De aici derivă două consecințe. „Inox periat" nu este o specificație — două suprafețe periate cu abrazivi diferiți se comportă diferit, așa că solicitați codul și, la proiectele exigente, valoarea Ra. Iar direcția firului face parte din comandă: două panouri cu firul orientat în direcții diferite arată ca materiale diferite sub lumină laterală.

Formare, tăiere, sudare

Formare. Inoxul austenitic se ecruisează puternic: cu cât îl deformați mai mult, cu atât devine mai dur — forță mai mare pe presă, efect elastic mai pronunțat și, uneori, recoacere intermediară. Feritul 1.4016 se îndoaie bine, dar cu o alungire de 18–20% nu este un material potrivit pentru ambutisare profundă.

Tăiere. Laserul este rapid și precis, dar taie cu căldură: conform datelor prelucrătorilor, la o tablă din 316L cu grosimea de 10 mm, în jurul tăieturii rămâne o zonă termic afectată de ordinul a 0,3 până la 1 mm. Valoarea depinde puternic de regimul de tăiere și nu este standardizată — considerați-o o ordine de mărime, nu o garanție. Jetul de apă taie la rece — abraziv și apă, fără zonă termic afectată — și de aceea este preferat atunci când marginea rămâne expusă într-un mediu agresiv. Ștanțarea și forfecarea dau rezultate excelente pe table subțiri, cu condiția ca scula să fie ascuțită: o sculă tocită „mânjește" marginea și lasă microfisuri.

Sudare. TIG și MIG cu material de adaos adecvat și protecție la rădăcină cu argon, pentru a nu oxida partea din spate a cusăturii. După sudare, culoarea termică trebuie neapărat îndepărtată — prin decapare, cu perie din oțel inoxidabil sau electrochimic. Inoxul austenitic se dilată cu circa 16 × 10⁻⁶ 1/K, iar către 500 °C — cu 18 × 10⁻⁶, motiv pentru care structurile sudate se strâng și se deformează mai mult decât s-ar aștepta cineva obișnuit cu oțelul carbon. Matricea centralizată pe materiale și metode se găsește în parametrii tehnici ai materialelor.

Regula de aur: nimic din oțel carbon

Aceasta este regula care diferențiază un atelier care a lucrat cu adevărat cu inox de unul care l-a încercat o singură dată. Sculele pentru inox nu se folosesc pentru oțel carbon și invers.

• Perii de sârmă — doar din oțel inoxidabil (pentru sarcini exigente, din 316L) sau discuri abrazive din material netesut.
• Discuri, pile, suporturi și mese de lucru separate.
• Fără benzi metalice de ambalare și fără depozitare pe grătare ruginite.
• Scânteile provenite din tăierea oțelului carbon din apropiere contaminează, de asemenea: sunt particule de fier fierbinte care se înfig în suprafață.

Partea înșelătoare este întârzierea: suprafața pare curată în atelier, iar punctele de rugină apar după prima ploaie — pe obiectul deja montat.

Decapare și pasivare: două lucruri diferite

Decaparea (pickling) este un tratament acid — de obicei cu acid azotic și fluorhidric — care îndepărtează un strat subțire de metal împreună cu tunderul, oxizii, particulele de fier încorporate și culoarea termică. Aceasta curăță.

Pasivarea este un tratament ulterior cu acid azotic sau citric, care elimină fierul liber și favorizează formarea unui strat pasiv uniform. Aceasta restabilește protecția. Procedurile sunt descrise în ASTM A380 (curățare, dezoxidare, decapare și pasivare) și ASTM A967 (pasivare chimică); în industria alimentară și farmaceutică, acidul citric înlocuiește tot mai mult acidul azotic.

Ordinea este importantă: pasivarea nu tratează culoarea termică sau tunderul — mai întâi se decapează. Și nu „adaugă" o acoperire, ci pregătește terenul pentru ca materialul să-și facă treaba singur.

Întreținere: „inoxidabil" nu înseamnă „fără grijă"

Inoxul nu are nevoie de vopsire, dar are nevoie de spălare. Stratul pasiv face față oricărei situații, cu condiția ca sarea și murdăria să nu stagneze pe suprafață.

• Ploaia este întreținere gratuită. Coroziunea apare mai întâi sub streșini, în nișele ușii, pe partea inferioară a mânerelor și profilelor — acolo unde ploaia nu ajunge, dar sarea da.
• Apă și un detergent neutru blând, clătire, ștergere în direcția firului.
• Niciodată produse cu clor și acid clorhidric. Înălbitorul și produsele pentru rosturi sunt cea mai frecventă cauză a petelor pe inox în mediul casnic.
• Frecvența depinde de mediu: interior — rar; mediu urban — periodic; țărm marin și străzi tratate iarna cu sare — mult mai des.

Când elementul face parte dintr-o ușă sau o fațadă, montajul și întreținerea merg mână în mână — ce intră în responsabilitatea uneia și ce rămâne în sarcina proprietarului este descris în servicii.

Unde se folosește inoxul

• Industria alimentară și farmaceutică. Nu există acoperire care să se exfolieze în produs, suprafața se spală cu detergenți agresivi și temperaturi ridicate, iar suprafețele netede (2B, BA) nu rețin reziduuri. Cusăturile se șlefuiesc și se pasivează tocmai pentru a nu exista crăpături.
• Mediu marin și arhitectură. 316 și duplex pentru construcții offshore; placări de fațadă, balustrade și acoperișuri care rezistă decenii fără repictare.
• Bucătării, electrocasnice și medicină. Chiuvete și blaturi din 304; tamburi și panouri interioare adesea din 430, deoarece mediul este controlat; mărci martensitice pentru instrumente de tăiere.
• Construcții și tâmplărie. Elemente de fixare, ancore, placări și fețe decorative — inclusiv inserții și benzi pentru ușile de intrare.

Concepții greșite frecvente

1. „Inoxul nu ruginește." Ruginește — la contact cu cloruri, în crăpături și la contaminare cu fier. Doar că nu în același mod ca oțelul carbon.
2. „Marca mai scumpă este întotdeauna mai bună." 316 într-un interior uscat este o resursă cheltuită fără efect; 430 pe malul mării este o greșeală.
3. „Zgârietura strică inoxul." Stratul pasiv se reface; problema este cosmetică, mai ales vizibilă perpendicular pe direcția firului.
4. Mărci amestecate în același ansamblu. O față din 316 cu elemente de fixare dintr-o marcă inferioară reduce produsul la nivelul elementului mai slab — exact în crăpături.

Cum se citește o specificație pentru inox

1. Marca după codul EN (1.4301, 1.4401, 1.4404…), nu doar AISI și nu doar „inox".
2. Nivelul de carbon — L sau marca standard, dacă produsul se sudează.
3. Grosime și toleranță.
4. Codul suprafeței conform EN 10088-2 (2B, 2R/BA, 2J, 2P) și direcția firului pentru variantele periate.
5. Folie de protecție — dacă există, cât timp rămâne aplicată, dacă rezistă la soare.
6. Metoda de tăiere și prelucrarea marginii.
7. Tratamentul după sudare — decapare și/sau pasivare.
8. Certificat de inspecție 3.1 conform EN 10204 — solicitați-l explicit: din ediția EN 10088-2 din 2014, documentul implicit este protocolul 2.2.

Pe scurt. Inoxul este un oțel cu minimum 10,5% crom, care își formează singur o acoperire din oxid de crom cu grosimea de 1–3 nanometri și tot singur o repară — atâta timp cât există oxigen. Restul sunt consecințe: clorurile perforează filmul punctual, lipsa de oxigen sub straturi suprapuse și garnituri este a doua cauză de coroziune, iar particulele de oțel carbon — a treia. Familia decide magnetismul, formarea și prețul; PREN oferă o scală comparabilă; codul conform EN 10088-2 descrie suprafața, care influențează atât aspectul, cât și coroziunea.

Pentru alegerea mărcii și a suprafeței într-un panel decorativ, consultați panourile bond și inox, iar pentru materialele de fațadă — materialele. Modelele gata realizate se găsesc în catalog; când combinația de marcă, suprafață și inserții trebuie să fie una nestandard, panourile se produc la dimensiune de către un producător bulgar — vedeți comanda personalizată sau întrebările frecvente.