Почему не ржавеет нержавейка?

Наверное, вы не раз в своей жизни сталкивались с понятием нержавеющая сталь. Нержавеющая сталь отличается от ржавеющей стали (или обычной конструкционной стали) тем, что она обладает коррозионной стойкостью. И это далеко не новость.

А вот почему нержавеющая сталь обладает антикоррозионными свойствам, знает далеко не каждый (полезно прочитать что такое коррозия), а если искать ответ на этот вопрос в учебниках, то найти его в прямом виде не получится.

На деле же всё очень просто. Ответ кроется в химическом составе стали. Мы уже рассказывали о сплавах в этом материале.

Там мы выяснили, что сплав — это система, получаемая, чаще всего, кристаллизацией расплава нескольких компонентов. Когда речь идёт про обычную сталь, то используется сплав железа с углеродом. Если же мы говорим о нержавеющей стали, то к этому коктейлю добавляется ещё и хром.

Именно хром определяет нержавеющие свойства стали.

Помимо этого, антикоррозионные свойства стали могут определяться ещё и уменьшением количества углерода (что ограничено ухудшением механических свойств готового сплава), а также легирование компонентами типа Ni и Cu.

Правда основной результат удается достичь именно введением хрома.

Все добавки образуют различные варианты соединений — химическое соединение, интерметаллиды или твердый раствор. Чаще всего речь идёт о твёрдом растворе, где избыточные атомы хрома внедряются в решетку железа.

Но почему вся эта штука не ржавеет?

Оказывается, всё очень просто! Нержавейка обладает защитными свойствами благодаря образованию защитной пленки из оксида хрома, которая появляется при взаимодействии с кислородом воздуха.

Защитная пленка обладает не столь высокой стойкостью, как у алюминиевых сплавов, но всё же имеет неплохие механические свойства. В случае стали, именно свободный, несвязанный, хром позволяет создать такую защитную пленку.

Вы спросите, но ведь оксидная пленка наверняка появляется и на простом сплаве железа с углеродом? Почему же она не защищает металл? Всё дело в том, что свойства пленок разные. Пленка на простой стали рыхлая и несплошная. Значит и обеспечить защиту не может, так как не стойкая.

Термообработка увеличивает плотность и толщину такой пленки.

Многие замечали, что и нержавейка иногда ржавеет. Почему ржавеет нержавейка? Самый простой ответ кроется в схемке.

Как видите, имеет место неравновесный состав. Но, так или иначе ,всегда это связано с каким-либо повреждением защитного слоя. В том числе и механическим.

Справедливым вопросом тут будет: А почему тогда если содрать верхний слой с нержавейки (например, напильником), она всё равно не ржавеет? Дело в том, что обычно защитный слой успевает появиться раньше, чем начнутся деструктивные процессы, но если какое-то количество агрессивного фактора всё же успевает попасть под пленку, мы имеем ржавеющую нержавейку.

Есть и иные теории, объясняющие появление нержавеющих свойств у стали. Но самая простая и классическая теория изложена выше. Именно эта логика изложена в большинстве учебников по материаловедению, например в книге М.Ю. Лахтина.

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх