Własności materiału i kierunki zastosowań
Stal nierdzewna należy do grupy materiałów szczególnie przydatnych w sprzęcie sportowym i rekreacyjnym. O jej znaczeniu decyduje połączenie odporności korozyjnej, odpowiednich własności mechanicznych, trwałości powierzchni, estetyki oraz łatwości utrzymania czystości. W praktyce oznacza to możliwość stosowania jej zarówno w elementach silnie obciążonych, jak i w osprzęcie użytkowanym w środowisku wilgotnym, agresywnym lub wymagającym wysokiej higieny.
Warunki pracy sprzętu sportowego są zwykle bardziej wymagające niż sugeruje sama funkcja danego wyrobu. Oprócz obciążeń mechanicznych w elementach może występować tarcie, obciążenie udarowe, zmęczenie, kontakt z potem, wodą, środkami czyszczącymi, a w części zastosowań także z wodą morską, wilgotnym powietrzem, niską temperaturą lub śniegiem. Z tego względu sam poziom wytrzymałości materiału nie jest wystarczający do optymalnego doboru. Materiał powinien ponadto zachowywać trwałość eksploatacyjną przez długi czas oraz nie wymagać intensywnej konserwacji [1-3].
Własności stali nierdzewnych istotne w sprzęcie sportowym
W elementach sprzętu sportowego podstawowe znaczenie ma odporność korozyjna. W sprzęcie użytkowanym na zewnątrz korozja nie jest wyłącznie problemem estetycznym, ponieważ może prowadzić do pogorszenia niezawodności, obniżenia nośności elementów i skrócenia czasu bezpiecznej eksploatacji. Jest to szczególnie ważne w osprzęcie wspinaczkowym, nurkowym, żeglarskim, jeździeckim i w całym wyposażeniu pracującym trwale w środowisku wilgotnym.
Kolejną grupę istotnych cech stanowią własności mechaniczne. W zależności od zastosowania wymagana może być wysoka twardość, odporność na zużycie, dobra ciągliwość, sprężystość, odporność zmęczeniowa lub korzystny stosunek wytrzymałości do masy. Z tego względu w sprzęcie sportowym nie stosuje się jednego uniwersalnego gatunku stali nierdzewnej. Materiał dobiera się ściśle do funkcji elementu, warunków obciążenia i środowiska pracy.
Nie bez znaczenia jest także trwałość powierzchni i higiena użytkowania. Dotyczy to szczególnie sprzętu fitness oraz elementów często dotykanych przez wielu użytkowników. W wielu zastosowaniach czynnik ten ma istotne znaczenie przy wyborze stali nierdzewnej, zwłaszcza ze względu na możliwość skutecznej dezynfekcji powierzchni. Dodatkową zaletą jest możliwość kształtowania estetycznego i zróżnicowanego wzornictwa urządzeń sportowych.
Struktura stali nierdzewnych a ich przydatność w sprzęcie sportowym
Przydatność stali nierdzewnych do zastosowania w danym elemencie jest uwarunkowana nie tylko składem chemicznym gatunku, lecz także strukturą krystaliczną materiału. To właśnie ona w dużym stopniu decyduje o własnościach użytkowych i wyznacza zakres możliwości zastosowania danego gatunku. W sprzęcie sportowym szczególne znaczenie mają stale o strukturze austenitycznej, martenzytycznej oraz stale utwardzane wydzieleniowo.
Stale austenityczne wyróżniają się bardzo dobrą odpornością korozyjną, dobrą plastycznością i korzystną podatnością do kształtowania. Są szczególnie użyteczne tam, gdzie liczy się odporność na środowisko pracy, estetyka wyrobów oraz łatwość utrzymania czystości. Z tego względu znajdują zastosowanie w osprzęcie narażonym na wilgoć, w wyrobach kontaktujących się z wodą oraz w wyposażeniu użytkowanym na zewnątrz. Do tej grupy materiałów należą bardzo popularne gatunki EN 1.4301 i EN 1.4307 (typu 304/304L) oraz EN 1.4401 i EN 1.4404 (typu 316/316L), stosowane w wybranych zastosowaniach wspinaczkowych, wodnych i nurkowych.
Stale martenzytyczne zapewniają większą twardość i odporność na zużycie niż typowe stale austenityczne, przy zachowaniu użytecznej odporności korozyjnej. Z tego względu są odpowiednie dla elementów pracujących w warunkach ciernych lub wymagających trwałej, twardej i odpornej na ścieranie powierzchni roboczej. Tego typu gatunki stosuje się między innymi na tarcze hamulcowe rowerów, kule do gry w pétanque oraz wybrane części wyposażenia sportowego stosowanego w sportach lodowych.
Stale utwardzane wydzieleniowo łączą wysoką wytrzymałość z dobrą odpornością korozyjną i stabilnością wymiarową. W wielu zastosowaniach wykazują korzystniejsze własności użytkowe niż klasyczne stale nierdzewne o strukturze martenzytycznej. Dlatego są przydatne tam, gdzie potrzebna jest większa sztywność i trwałość elementu przy zachowaniu dobrych parametrów użytkowych. Przykładowe zastosowanie to główki kijów golfowych wykonane ze stali 17-4PH / EN 1.4542 oraz 15-5PH / UNS S15500.
W tablicy 1 przedstawiono przykłady zastosowań stali nierdzewnych w sprzęcie sportowym wraz z przykładowymi elementami oraz stosowanym gatunkiem lub typem stali nierdzewnej.
Tablica 1. Zastosowanie, przykładowe elementy i gatunki stali nierdzewnej [1]
| Zastosowanie | Przykładowe elementy | Gatunek / typ stali |
| Kolarstwo | linki hamulcowe i przerzutkowe, szprychy, tarcze hamulcowe | głównie stale austenityczne; dla tarczy hamulcowej AISI 410 / EN 1.4006 |
| Golf | główki kijów golfowych | stale martenzytyczne i utwardzane wydzieleniowo: AISI 431 / EN 1.4057, 17-4PH / EN 1.4542, 15-5PH / UNS S15500 |
| Pétanque | kule sportowe | stale martenzytyczne |
| Szermierka | kurtki ochronne z cienkiego drutu, maski z siatki drutu nierdzewnego | stale austenityczne w postaci drutu i siatki |
| Fitness | gryfy, uchwyty, hantle, urządzenia wewnętrzne i zewnętrzne | głównie stale austenityczne |
| Jeździectwo | metalowe części uprzęży, strzemiona, wędzidła, zatrzaski | głównie stale austenityczne |
| Wspinaczka skałkowa | kotwy rozporowe i wklejane, plakietki, ringi, karabinki stałe | stale austenityczne, co najmniej EN 1.4401 / AISI 316 lub EN 1.4404 / AISI 316L |
| Wspinaczka górska – trasy typu via ferrata | stopnie, kotwy, liny stalowe, karabinki | EN 1.4301 / AISI 304 dla stopni i kotew zaciskowych; EN 1.4401 / AISI 316 dla lin |
| Aqua cycling i aqua treadmill | rowery wodne, bieżnie wodne, urządzenia do ćwiczeń w wodzie | typowo EN 1.4404 / AISI 316L |
| Nurkowanie | backplate, manifold, snap bolt, wybrane elementy osprzętu | głównie stale austenityczne, typowo EN 1.4404 / AISI 316 / 316L |
| Narciarstwo wodne | szybkozłączki, zaczepy, ucha holownicze | EN 1.4404 / AISI 316 |
| Sporty lodowe | płozy łyżew figurowych i hokejowych, płozy do sanek, skeletonu i bobslejów | stale martenzytyczne: EN 1.4028 / AISI 420C, EN 1.4125 / AISI 440C |
| Narciarstwo | ślizgi nart | odmiana stali EN 1.4310 / AISI 301 |
Przegląd zastosowań (tablica 1) wskazuje, że stal nierdzewna w elementach sprzętu sportowego nie jest materiałem niszowym. Jest z powodzeniem stosowana wszędzie tam, gdzie wymagane są trwałość, bezpieczeństwo, niezawodność i odporność na środowisko pracy. W niektórych zastosowaniach decyduje odporność korozyjna, w innych twardość i odporność na zużycie, a w jeszcze innych możliwość łatwego utrzymania higieny oraz trwały wygląd powierzchni. Z punktu widzenia inżynierskiego najważniejszą zaletą tej grupy materiałów jest szeroka możliwość doboru gatunku i struktury materiału do konkretnego zastosowania. Z tego względu stale nierdzewne pozostają materiałem szczególnie dobrze dopasowanym do nowoczesnego sprzętu sportowego i rekreacyjnego.
Literatura
[1]. World Stainless Association, Stainless steels: Sports Facilitator, 2025, https://worldstainless.org/wp-content/uploads/2025/02/Stainless_steel_sports_facilitator.pdf
[2]. worldstainless, Introduction to stainless steels, https://worldstainless.org/about-stainless/what-are-stainless-steels/introduction-to-stainless-steels/
[3]. worldstainless, Corrosion properties, https://worldstainless.org/about-stainless/properties/corrosion-properties/
