Защо ръждата от неръждаема стомана?

Неръждаемата стомана е вездесъщ материал с голямо разнообразие от приложения - от употреба в медицински изделия, до автомобилни части, до бижута и съдове за готвене. Голяма част от „магията“ на този метален материал е, че той е неръждаем, на теория не ръждясва. Ако обаче някога сте притежавали или използвали продукт от неръждаема стомана, вероятно сте забелязали ръжда (корозия) и може дори да сте се усъмнили дали името му е погрешно наименование. Защо материалът се рекламира като „неръждаема“ ръжда? Ръжда

Повечето хора са запознати с металите, включително неръждаема стомана, корозираща, когато е изложена на среда като морска вода. Често, без да разбират точната наука за това, което се случва, хората приемат, че излагането на метален продукт на морска вода има вреден ефект. Науката зад корозията от морската вода е, че водата съдържа хлор, който е корозивен за метали, включително неръждаема стомана. Въпреки това може да възникне корозия на неръждаема стомана, без да се произвеждат продукти за корозия за анализ (различни от ръжда) и когато очевидна корозивна среда не може да бъде открита.

За да се разбере какво кара ръждата от неръждаема стомана е първо важно да се разбере науката, която обикновено я предпазва от ръжда. Стоманата е направена от желязо и въглерод, а неръждаемата стомана съдържа желязо, въглерод и навсякъде от 12-30% хром. Неръждаемата стомана може да съдържа други елементи като никел и манган, но хромът е ключовият елемент, който я прави устойчива на ръжда. Когато повърхността на нормалната стомана е изложена на кислород, тя обикновено образува железен оксид (Fe2O3), който има добре познатия цвят на червената ръжда. Железен оксид не образува непрекъснат слой върху стоманата, тъй като молекулата на оксида има по-голям обем от основните атоми на желязото и в крайна сметка се отделя, оставяйки изложена прясна стомана, която след това започва вреден цикъл на ръжда. Когато неръждаемата стомана е изложена на кислород, на повърхността на стоманата се създава хром оксид, тъй като хромът има много силен афинитет към кислорода. Хромовият оксид е много тънък слой, който не се отделя и предотвратява по-нататъшното окисляване на неръждаемата стомана. Дори ако неръждаемата стомана се надраска и слоят хром оксид се отстрани, ще се образува нов слой хром оксид и ще защити останалата част от неръждаема стомана под него. Докато има достатъчно количество хром, слоят хром оксид ще продължи да защитава неръждаемата стомана и да я предпазва от ръжда.

Случвало ли ви се е да използвате колело от стоманена тел или стоманена вълна за почистване на инструмент от неръждаема стомана и след това инструментът от неръждаема стомана да е ръждясал на същото място, което е почистено? Или сте виждали контейнер от неръждаема стомана или ръжда от мивка? Неръждаемата корозия при липса на корозивен елемент (като хлор) обикновено е от много малки частици стомана, докосващи повърхността на неръждаемата стомана. Хромът може да защити неръждаемата стомана, ако локализираната концентрация надвишава 12%, но ако покриете неръждаемата повърхност с достатъчно стоманени частици, тогава локализираната концентрация на хром може да падне под прага от 12% и слоят хромен оксид не успее да защити неръждаема стомана от кислородна атака. Ако този тип корозия се случи с неръждаема стомана, тя може да бъде поправена чрез: (A) почистване на цялата ръжда и след това (B) отстраняване на малките частици стомана чрез цялостно почистване на неръждаемата част, обикновено с разтворител. Тези две стъпки трябва да позволят на хромовия оксиден слой да предпази неръждаемата от по-нататъшно окисляване.

По-рядко срещана форма на ръждясване в неръждаема стомана е след като неръждаемата е била изложена на много високи температури, често в диапазона от 750-1550 ° F (400-850 ° C) 1. Този тип корозия често се наблюдава при заваръчни приложения, при които неръждаемата се загрява и след това се охлажда. Ако това се случи, може да възникне „сенсибилизация“, където въглеродът и хромът се свързват заедно в неръждаемата стомана и образуват карбиди. Тези карбиди се разполагат на границите на зърната от неръждаема стомана и границите на зърната стават дефицитни на хром. При по-ниски концентрации на хром в границите на зърната защитният слой на хром оксида може да стане прекъснат и ръждата става възможна. „Сенсибилизацията“ може да съсипе неръждаема стомана завинаги; обаче повредите понякога могат да бъдат смекчени чрез сложна термична обработка.

Въпреки че ръждата е нещо, което повечето от нас виждат ежедневно и изглежда просто явление, това може да е резултат от редица сложни процеси. Разбирането на материалознанието на металите е от решаващо значение за осигуряването на правилна производителност на продукта и отстраняване на проблеми, като ръжда, тъй като те се появяват. Също така е от решаващо значение да се разбере науката за материалите за метали и ръжда, когато се работи по разследване на анализ на повреда, включващо корозия