A2 czy A4: którą stal nierdzewną wybrać do śrub

A2 to stal chromowo-niklowa, A4 — chromowo-niklowo-molibdenowa. Molibden podnosi odporność na korozję wżerową, którą wywołują chlorki; poza tym obie stale zachowują się podobnie. Są austenityczne, nie dają się hartować, a wytrzymałość zyskują wyłącznie przez umocnienie na zimno — przy ciągnieniu drutu, spęczaniu łba i walcowaniu gwintu.

ISO 3506-1 zna też inne grupy austenityczne. A1 to stal automatowa z dodatkiem siarki, łatwa w obróbce, ale mniej odporna. A3 i A5 to odmiany A2 i A4 stabilizowane tytanem lub niobem przeciw korozji międzykrystalicznej — dlatego popularna stal 1.4571 jest w tym systemie grupą A5, a nie A4.

Liczba po myślniku to klasa wytrzymałości: minimalna wytrzymałość na rozciąganie Rm podzielona przez 10. A2-70 ma Rm co najmniej 700 MPa, A4-80 — 800 MPa. To liczba o wytrzymałości, nie o korozji: A4-80 nie jest „bardziej nierdzewna” od A4-70, tylko mocniejsza. Klasa jest wspólna dla grup — A2-70 i A4-70 spełniają te same wymagania mechaniczne.

Porównanie z klasami 8.8 i 10.9: A4-80 ma tę samą wytrzymałość na rozciąganie co 8.8, ale niższą granicę plastyczności — 600 MPa wobec 640 MPa dla 8.8 do M16. A2-70 z Rp0,2 450 MPa jest od 8.8 wyraźnie słabsza. Nierdzewnej nie podstawia się więc w miejsce 8.8 jeden do jednego.

Nakrętki opisuje ISO 3506-2 tym samym kodem. Liczba to tu naprężenie od obciążenia próbnego podzielone przez 10: 700 MPa dla klasy 70 i 800 MPa dla klasy 80, dla nakrętek o wysokości co najmniej 0,8d.

Stali nierdzewnej nie szkodzi wilgoć, tylko chlorki. Deszcz, kondensacja czy stałe zawilgocenie bez soli nie są dla A2 problemem. Sól morska, sól drogowa i związki chloru z dezynfekcji przebijają jej warstwę pasywną punktowo — powstają wżery. Molibden w A4 przesuwa tę granicę, ale jej nie znosi.

Dlatego nierdzewnych nie dobiera się wprost z kategorii korozyjności C1–C5 opisanych w artykule o powłokach — te kategorie opisują stal węglową i cynk. Eurokod EN 1993-1-4 liczy dla stali nierdzewnych osobny wskaźnik: z ekspozycji na chlorki, na SO₂ i z tego, czy deszcz lub mycie spłukuje powierzchnię. Z niego wynika wymagana klasa odporności CRC, od I do V. W tym systemie A2 (1.4301) to klasa II, A4 (1.4401, 1.4404) — klasa III.

Kryte pływalnie to przypadek, w którym zawodzi także A4. Na elementach w hali basenowej osiadają chlorki, a woda z dezynfekcji tworzy na nich kwaśny film. W stalach typu A2 i A4 prowadzi to do wżerów, a pod obciążeniem — do korozji naprężeniowej, czyli pęknięć elementów nośnych. EN 1993-1-4 przypisuje tej atmosferze klasy odporności bezpośrednio: elementy nośne i łączniki, które nie są regularnie czyszczone, wymagają klasy CRC V — stali takich jak 1.4529, 1.4547 czy 1.4565. Stal A4 (klasa III) jest tam dopuszczalna tylko przy regularnym czyszczeniu.

Mogą — choć często nie rdzewieje sama stal nierdzewna. Najczęstszy przypadek to rdza obca: drobiny zwykłej stali przylegające do powierzchni utleniają się i barwią śrubę na rudo. Pochodzą z iskier szlifierki i spawania, ze szczotek i narzędzi używanych wcześniej do stali węglowej, z rdzawej wody kapiącej z elementów powyżej. Nieusunięte potrafią zapoczątkować wżery także w samej nierdzewce.

Drugi przypadek to chlorki. Na wybrzeżu woda morska odparowuje w drobnych nierównościach powierzchni, a stężony roztwór soli zostawia na A2 brązowy nalot i wżery. Trzeci to szczeliny: pod podkładką, w gwincie, pod uszczelką. Wilgoć stoi tam bez dostępu tlenu, więc warstwa pasywna nie ma jak się odbudować — korozja zaczyna się w szczelinie wcześniej niż na otwartej powierzchni.

Stal austenityczna pod dużym naciskiem i przy poślizgu ma skłonność do sczepiania się powierzchni: materiał przenosi się z jednego zwoju na drugi, opór rośnie, aż nakrętka staje w miejscu. Sprzyja temu ciepło — szybkie wkręcanie wkrętarką albo kluczem udarowym — oraz piasek, opiłki i zadziory w gwincie. Na zacieranie bardziej podatne są miękkie śruby klasy 50 z gwintem toczonym niż umocnione na zimno klasy 70 i 80.

Stal nierdzewna jest szlachetniejsza od cynku i aluminium. W parze z nimi, przy wilgoci, to cynk albo aluminium korodują szybciej, a nierdzewna śruba jest chroniona. Ile szybciej — zależy od stosunku powierzchni. Mała nierdzewna śruba w dużej blasze aluminiowej albo w ocynkowanej konstrukcji to układ korzystny i powszechnie stosowany. Odwrotny — ocynkowana śruba w nierdzewnej blasze — nie: mała anoda przy dużej katodzie znika najszybciej.

Szereg metali i więcej przykładów par — w artykule o powłokach i korozji.

Może i nie jest to wada. Stal austenityczna w stanie wyżarzonym jest niemagnetyczna, ale spęczanie łba, walcowanie gwintu i ciągnienie drutu przemieniają część austenitu w martenzyt odkształceniowy, który reaguje na magnes. Dlatego śruby klas 70 i 80 — umocnione na zimno — często lekko przyciągają magnes, zwłaszcza na łbie i gwincie, czasem na tyle, że do niego przylgną. Miękka klasa 50 pozostaje niemagnetyczna. Odporności na korozję to nie zmienia, a test magnesem nie odróżni A2 od A4.

ISO 3506-1 wymaga oznaczenia śrub z łbem sześciokątnym i z gniazdem sześciokątnym od M5: grupa stali, klasa wytrzymałości i znak producenta — w miarę możliwości na łbie. Nakrętki od M5 oznacza się wg ISO 3506-2 tym samym kodem. Molibdenu nie widać gołym okiem, więc jedynym dowodem grupy stali jest to oznaczenie i dokumentacja dostawy.

Na etykiecie i w opisie produktu szukaj pełnego oznaczenia z klasą. Sam napis „A2” albo „INOX” mówi o grupie stali, ale nic o wytrzymałości.