Ржавеет сталь: Почему ржавеет нержавейка.

Ржавеющие и нержавеющие стали | Лучшие статьи, обзоры и новости

Железный век начался в IX—VII веках до нашей эры и продолжался до I века нашей эры. Затем в Китае осваивают примитивное производство чугуна — сплава железа с углеродом. В Европе и России производство чугуна начинается лишь в 14-м и 16-м веках соответственно. А производство более-менее качественной высокоуглеродистой стали стало возможно только в последние 200 лет.

Сначала повсеместно использовалась мягкая сталь. До появления высокоуглеродистой стали, клинки оружия специально делались толще, для увеличения прочности, а кромку приходилось часто затачивать. Для тех, кто работал в полевых условиях, точильный камень был обязателен для повседневного ношения. Нельзя было рассчитывать на то, что клинок будет оставаться острым в течение длительного времени.

Высокоуглеродистая сталь была первым типом стали, которая действительно обладала рядом серьезных преимуществ.

Это сильно повлияло как на конструкцию инструментов, так и на их использование. Армии, получившие доступ к высокоуглеродистой стали, обладали значительным преимуществом над врагами, которые еще не получили подобную сталь. Углеродистая сталь существенно изменила сталелитейный мир.

Ранним примером высокоуглеродистой стали была знаменитая дамасская сталь. Производство дамаска было серьезным секретом, передаваемым от мастера к ученику. В конце концов секрет истинной дамасской стали был утерян примерно в 1750 году. Об этом мы поговорим в другой раз. 

Конечно, с тех пор люди разработали не только дамаск, но и научились использовать другие методы создания высокоуглеродистой стали.

Создание меча из дамасской стали в Сирии

Что такое высокоуглеродистая сталь?

Углеродистая сталь — это сплав железа и углерода. Технически сталь становится высокоуглеродистой, когда содержание углерода превышает 0,55%. Содержание углерода может достигать 3,4%, но это сложнее и дороже в производстве. Поэтому, чаще всего высокоуглеродистая сталь будет содержать от 0,55 до 1% углерода.

Исторически, словосочетание «высокоуглеродистая сталь» использовалось специально для обозначения НЕ нержавеющей стали с высоким содержанием углерода. Однако, современные нержавеющие стали могут иметь такой же процент содержания углерода, что и не нержавеющая сталь. Сегодня в ножевой промышленности почти вся сталь является высокоуглеродистой, за исключением некоторых случаев, например метательных ножей. По сей день многие люди используют термин «высокоуглеродистая сталь» для обозначения не нержавеющей стали, поэтому важно уметь определить термины при обсуждении типов стали.

Высокоуглеродистая НЕ нержавеющая сталь

Нож Mora Pro C

Как мы упомянули выше, высокоуглеродистая сталь содержит железо и не менее 0,55% углерода. Другие металлы могут быть добавлены для улучшения различных свойств. Обратная сторона углеродистой стали в том, что она очень уязвима для ржавчины — поэтому многие клинки из подобной стали имеют специальные покрытия, предотвращающие ржавчину. Если не обеспечивать ножам с такой сталью должного ухода, ржавчина может испортить клинок и полностью разъесть сталь.

История нержавеющей стали

На протяжении 1800-х годов ученые и промышленники из Великобритании, Франции и Германии вносили свой вклад в разработку нержавеющей стали. Наблюдения и эксперименты ради возможного улучшения стали были отмечены еще в 1820 году, учеными Майклом Фарадеем и Пьером Бертье. Они отметили способность сплава хрома с железом сопротивляться кислотной коррозии. Поскольку учёные ещё не знали о роли низкого содержания углерода, они не смогли получить сплав с высоким содержанием хрома.

Одну из наиболее заметных ролей в этом сыграл Гарри Брирли из английского города Шеффилда. Это неудивительно, поскольку в Шеффилде с шестнадцатого века производили столовые приборы. Брирли был назначен ведущим исследователем в лабораториях Брауна Ферта в 1908 году, и где-то между 1910 и 1914 годами он создал сталь с таким количеством хрома, что она могла считаться нержавеющей. Дата варьируется от источника к источнику.

Гарри Брирли

Изначально Брирли назвал этот сплав его Rustless Steel, но его коллега Эрнест Стюарт предложил Stainless Steel, и это название прижилось.

Эта сталь использовалась для изготовления столовых ножей, которые не должны ржаветь. К сожалению, хотя ножи и были устойчивы к ржавчине, они не резали так хорошо, как можно было бы надеяться. И Брирли вскоре заработал репутацию изобретателя «ножа, который не режет». Этот сплав использовался для изготовления столовых ножей 50 лет, прежде чем металлурги научились делать нержавеющую сталь, которая удерживала бы кромку острой достаточно долго.

Только в 60-х годах прошлого века высокоуглеродистую нержавеющую сталь начали использовать при производстве швейцарских армейских ножей. Вскоре за ними последовала американская компания Schrade, а затем и все остальные компании по производству ножей в Соединенных Штатах.

Victorinox 0.8201.26 Pioneer 93 мм

Со временем, познания человечества о химии и химических связях увеличились, изобрели лучшие микроскопы, мы начали лучше понимать сталь. Металлургия значительно улучшилась за последние несколько десятилетий. И теперь стало возможно создание фантастических высокоуглеродистых и при этом нержавеющих сталей, которые отлично держат режущую кромку.

Высокоуглеродистая нержавеющая сталь

Исследования показали, что когда в стали содержится не менее 10% хрома (Cr), это защищает сталь от коррозии. Свободный хром притягивается и соединяется с молекулами кислорода, образуя защитный слой на поверхности стали. Этот слой предотвращает взаимодействие кислорода (O) с железом (Fe) с образованием ржавчины (Fe2O). К счастью, этот слой самовосстанавливается при появлении царапин, порезов или вмятин. Нержавеющая сталь также устойчива к коррозии при взаимодействии со многими кислотами. Более подробно об этом мы писали в отдельной статье.

Выраженная коррозия на клинке ножа

Основные проблемы, с которыми сталкиваются производители при изготовлении высокоуглеродистой нержавеющей стали — это содержание углерода, отпуск и содержание хрома. Содержание углерода упрочняет сталь, поэтому при добавлении слишком большого количества сплав становится хрупким. Если производители используют слишком мало углерода, его недостаточно для упрочнения стали. Содержание хрома также может иметь огромное влияние на конечный продукт. Хром притягивается к углероду, а это означает, что углерод может «украсть» хром из общего сплава. Когда это происходит, клинок  становится менее устойчивым к коррозии, чем должен быть. Неправильные закалка и отпуск также могут сделать клинок очень хрупким. Высокоуглеродистая нержавеющая сталь обычно имеет довольно низкую устойчивость к нагреванию и может стать слишком хрупкой для использования.

Высокоуглеродистая нержавеющая сталь — это сплав, содержащий железо, не менее 0,55% углерода и не менее 13% хрома. Это делает, например, сталь D2 технически не нержавеющей сталью, поскольку она обычно содержит от 11% до чуть менее 13% хрома.

Заключение

Бывает так, что люди покупают нож из углеродистой нержавеющей стали, а через две недели приносят его обратно, потому что клинок покрылся пятнами после нарезки фруктов, или нож оставили (конечно ненадолго и случайно) в воде, а он почему-то(!) начал ржаветь.

 

Для разных работ существуют разные стали. Не стоит после покупки любого ножа из нержавеющей стали обкладывать клинок дольками лимона, потом на ночь оставлять в раковине, а затем искренне удивляться — почему нож ржавый, ведь сталь нержавеющая! Если вы, например, большое количество времени проводите на море, вам следует присмотреться к ножам из стали h2.

Стали с высоким содержанием углерода требуют должного ухода — это факт. Но при этом, клинки с такими сталями гораздо медленнее тупятся и имеют более агрессивный рез. Каждый сам решает для себя, что ему важно. 

В нашем разделе посвященном ножам, есть специальный фильтр — материал клинка, где вы можете выбрать нужную вам сталь и даже прочитать её описание, нажав на маленький знак вопроса.

Для того, чтобы оставить комментарий, зарегистрируйтесь или войдите

Почему ржавеет нержавейка | Полезные статьи о металлопрокате

• Отличие нержавейки от простой стали
• Факторы, вызывающие коррозию
• Точечная коррозия
• Биметаллическая/гальваническая коррозия
• «Пересадка» простого железа
• Интеркристаллическая коррозия
• Щелевая коррозия
• Эрозивная коррозия
• Фактор обработки
• Уход за металлом

По общему мнению, нержавеющая сталь – это суперсплав, который никогда не ржавеет. Но это предположение не совсем верно, ведь при определенных условиях даже нержавейка подвержена коррозии.

Существует четыре основных типа нержавеющих сталей: аустенитная, ферритная, мартенситная и дуплексная.

1. Аустенитная является доминирующей в промышленности и составляет более 70% от общего объема производства. В ее составе присутствует максимум 0,15% углерода и минимум 16% хрома, что обеспечивает очень надежную защиту от ржавчины.
2. Ферритная имеет более низкую коррозионную стойкость по сравнению с аустенитными марками, но работает лучше, чем мартенситная.
3. Мартенситная образуется в процессе закалки (быстрого охлаждения) аустенитной стали. Она отличается высочайшей стойкостью к истиранию и высокой прочностью. Этот тип стали используется во многих малоинвазивных средах, в том числе при производстве хирургических инструментов.
4. Дуплексные стали, имеющие в себе аустенитную и ферритную фазы, обладают высокой стойкостью к локальной коррозии, особенно к точечной, щелевой и коррозионному растрескиванию под напряжением.

Так почему ржавеет нержавейка? Поговорим об этом ниже.

Отличие нержавейки от простой стали

Первое, что нужно знать о нержавеющей стали – это то, что на рынке существует бесчисленное множество ее составов. То, что отличает их от простого стального сплава (помимо наличия различных компонентов металлов в разных соотношениях) – это защитный оксидный слой на поверхности. Пока он остается неповрежденным, металл будет сохранять все свои прочностные характеристики. Но почему на поверхности нержавейки образовывается оксидный слой? Ответ кроется в конкретных элементах, используемых в большинстве ее видов: железо, марганец, кремний, углерод и хром. В некоторые марки также добавляют никель и/или молибден для дальнейшего улучшения характеристик оксидного слоя. Из перечисленных выше элементов хром оказывает наибольшее влияние на стойкость нержавейки к ржавчине. Это означает, что сплавы с высоким содержанием хрома имеют наивысшую общую стойкость к коррозии, так как вступая в реакцию с атомами кислорода, атомы хрома образуют плотный оксидный слой, препятствующий дальнейшему протеканию реакции. Специальные добавки, такие как молибден, повышают стойкость сплава к определенным агрессивным химическим веществам. Например, нержавейка марки 316 содержит молибден, которого нет в сплаве марки 304, поэтому она более устойчива к хлоридам.

Факторы, вызывающие коррозию

Есть ряд причин, по которым на изделии из нержавейки может образоваться ржавчина. Поскольку существуют сотни различных сплавов, следует учитывать тот факт, что среда, которая приводит к коррозии одного типа стали, может вовсе не повлиять на другой. Перечислим несколько основных факторов, ведущих к развитию ржавчины:

Точечная коррозия

Это точечные, проникающие вглубь, повреждения структуры металла, возникающее из-за нарушения поверхностного слоя. Точечная коррозия может развиваться на поверхности материала вследствие нехватки кислорода в определенной области. В этом случае зона, где наблюдается нехватка кислорода становится анодной, избыток – катодной.

Многие типы сплавов нержавейки подвержены сильной точечной коррозии при воздействии сред, богатых хлоридами (например, солью). Так, сплав марки 304 при использовании на морском транспорте может начать страдать от точечной коррозии в результате контакта с морской водой или с морским бризом, обогащенным солью. Чтобы избежать точечной коррозии, важно использовать нержавеющую сталь, обладающую особой стойкостью к хлоридам, например, марку 316. В качестве альтернативы металл можно обработать специальным покрытием для предотвращения прямого контакта с хлоридами в окружающей среде.

Биметаллическая/гальваническая коррозия

Биметаллическая коррозия может возникать в том случае, когда свариваются вместе два разнородных металла. Поскольку, когда два металла с разными свойствами соединяются через общий электролитический материал, может возникнуть протекание электрического тока от одного материала к другому. Это приводит к тому, что металл, легче принимающий новые электроны станет «анодом» и начнет быстрее коррозировать.

Скорость распространения ржавчины будет меняться в зависимости от следующих факторов:

• типа соединяемой нержавеющей стали;
• вида электролита;
• температуры и влажности окружающей среды, а также общей площади поверхности металлов, которые контактируют с друг другом.

Лучшая профилактическая мера от биметаллической коррозии – нанесение специального покрытия на металлы, предотвращающего поток электронов от катода к аноду.

Следует также отметить, что использование присадки для сварных швов, которая слишком отличается от соединяемых металлов, также может привести к гальванической коррозии в месте сварки.

«Пересадка» простого железа

В некоторых случаях остатки твердых частиц от простой стальной или железной заготовки могут переноситься на поверхность нержавеющей детали. Эти частицы могут нарушить защитный оксидный слой заготовки, что в последующем приведет к ржавлению.

Разница между этой проблемой и проблемой биметаллической коррозии заключается в том, что в этом случае контакт между разнородными металлами является чисто случайным и, как правило, происходящим без ведома производителя. Самой распространенной причиной, по которой частицы простых металлов попадают на заготовку из нержавейки, заключается в том, что оборудование, используемое для обработки одного типа материала, может использоваться для другого без надлежащей очистки между рабочими процессами. Чтобы предотвратить пересадку частиц важно тщательно очищать оборудование при переходе с металла на металл.

Интеркристаллическая коррозия

При нагреве стали выше необходимой температуры происходит процесс сенсибилизации – межкристаллитной коррозии, приводящей к выпадению кристаллов стали с поверхности материала. Атомы углерода изымают из сплава атомы хлора, что приводит к понижению процентного содержания хрома. Когда сенсибилизированные стали начинают контактировать с той или иной агрессивной средой, межзеренная граница превращается в активный анод, а центр кристалла – в катод. При ослабевании межзеренных связей, кристаллы стали выпадают, оставляя небольшие ямки с черным налетом. При соблюдении температурного режима таких проблем не возникает.

Также межкристаллитная коррозия может возникать при сварке. Для ферритных сплавов температура, ведущая к появлению ржавчины, равняется +900 градусов, для аустенитных +450 градусов. Чтобы предотвратить ржавление стали зоны сварных швов обрабатывают специальными составами. Пассивация (так называется процесс обработки) направлена на восстановление защитного слоя металла в местах сварки. Для этого используют различные пасты и гели, лимонную или азотную кислоту.

Щелевая коррозия

Развивается в тех местах, где есть небольшие зазоры между сталью и другой деталью конструкции. Примером такого типа ржавления может быть проникновение влаги под крепежные элементы внутрь изделия. В этом случае в зазоре скапливаются агрессивные ионы, которые вытесняют кислород, что и приводит к появлению ржавчины. Щелевая коррозия может образовываться между двумя соединяемыми поверхностями – двумя металлами или между металлом и неметаллом.

Эрозивная коррозия

Происходит по причине уничтожения оксидной пленки тем или иным абразивом. Если нержавейку регулярно подвергать воздействию абразивной жидкости, ее защитный слой будет разрушаться, что приведет к проявлению ржавчины. Чтобы этого избежать важно отказаться от обработки поверхности изделий из нержавейки абразивными веществами. Особенно пагубное влияние на нержавеющие стали оказывает хлор, именно поэтому при очистке изделий нельзя использовать хлорсодержащие средства.

Фактор обработки

Немаловажным фактором в образовании ржавчины является вид обработки поверхности. Так, к примеру, изделия с более гладкой поверхностью гораздо устойчивее к ржавлению, чем нержавеющие изделия с шероховатой. Все дело в том, что шероховатые поверхности быстрее загрязняются и нуждаются в большем уходе. Если элементы с шероховатой поверхностью, выполненные из нержавейки марки 304, будут использоваться в пищевой промышленности либо морских условиях, они быстро выйдут из строя, так как быстро покроются коррозионными пятнами.

Уход за металлом

Нержавеющая сталь отличается высокой прочностью и долгие годы сохраняет свои эстетические качества. Однако для того чтобы она полностью оправдала свое название, за ней следует регулярно ухаживать, ведь данный материал, как и другие металлы, подвержен воздействию многих разрушающих факторов.

Чтобы предотвратить развитие коррозии еще на этапе производства, важно предотвратить контакт нержавейки с железом или обычной сталью. Это требует бдительности при очистке оборудования, рабочих столов, инструментов, складских помещений, токарных валиков и так далее. Любые частицы пыли углеродистой стали, оседающие на нержавейке во время изготовления, могут загрязнить ее поверхность, увеличивая вероятность образования ржавчины. Также важно соблюдать правила сварки и последующей обработки металла.

Как в загородных условиях, так и в условиях городской среды нержавейка нуждается в регулярной очистке – мытье теплой водой с содержанием ПАВ. При этом следует избегать использования очистителей, в которых содержатся хлориды и аммиак. В быту для очистки нержавейки часто применяют 8% лимонную кислоту. Если на поверхности нержавейки стали появляться пятна или ямки, необходимо обработать эти места жесткой губкой. Устранять окислы железа лучше всего специальными средствами, которые представлены на современном рынке в широком ассортименте. Регулярная чистка нержавейки увеличивает срок ее службы и улучшает внешний вид.

Металлы, которые не ржавеют — и те, которые ржавеют

Металлы, которые не ржавеют — и те, которые ржавеют

Вы, вероятно, знаете, что ржавчина — это чешуйчатая красноватая коррозия на металлических поверхностях. Термин «ржавчина» на самом деле относится к окислению железа — проще говоря, это комбинация железа и кислорода. Любой металл, содержащий железо, может ржаветь, в то время как другие металлы реагируют на кислород по-другому.

Ржавчина может разрушить металлические предметы и сделать их бесполезными, требуя дорогостоящей и трудоемкой замены. Самый простой способ избежать ржавчины — выбрать правильный металл.

Только железо может ржаветь. Это означает, что другие металлы, не содержащие железа, не подвержены коррозии. Это делает их идеальными для размещения на открытом воздухе, так как они прослужат намного дольше в естественных условиях. Узнайте, какие металлы не ржавеют, а какие ржавеют.

Какие металлы не ржавеют?

Ржавчина — это химическая реакция, поэтому для образования ржавчины должны быть задействованы правильные элементы. Ржавчина может возникнуть только при наличии молекул железа, кислорода и воды. Любая другая реакция по определению не является ржавчиной. Металлы с небольшим содержанием железа или без него, также известные как цветные металлы, не будут ржаветь, хотя они могут реагировать на кислород другими способами. Обычные металлы, которые не ржавеют, включают:

• Алюминий
• Нержавеющая сталь
• Бронза
• Медь

ПОЧЕМУ АЛЮМИНИЙ НЕ РЖАВЕТ?

Алюминий устойчив к коррозии. Причина этого проста — алюминий не содержит железа. Алюминий — самостоятельный элемент в периодической таблице, а это значит, что он не содержит ничего, кроме самого себя. Во время производства производитель может добавлять небольшое количество магния, кремния, меди или других элементов, чтобы сделать конечный продукт более прочным. Свойства алюминия делают его практичным выбором для наружных электрических шкафов или других металлических предметов на открытом воздухе.

ПОЧЕМУ НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ НЕ РЖАВЕТ?

Обычная сталь представляет собой комбинацию железа и углерода, а также небольшого количества других элементов. Нержавеющая сталь немного отличается. Хотя сталь содержит железо, нержавеющая сталь также содержит элемент хром, обладающий высокой коррозионной стойкостью.

Хром защищает сталь от ржавчины, поскольку хром соединяется с кислородом раньше, чем железо. Поскольку железо никогда не соединяется с кислородом, ржавчина никогда не образуется. Кроме того, нержавеющая сталь популярна, потому что она противостоит росту бактерий и остается стабильной при экстремальных температурах.

ПОЧЕМУ БРОНЗА НЕ РЖАВЕТ?

Бронза не ржавеет благодаря минимальному содержанию железа. Имейте в виду, однако, что бронза может реагировать на кислород другими способами. Бронза не встречается в природе, как чистый алюминий или железо. Вместо этого бронза представляет собой смесь меди и олова. Эта композитная структура делает его более устойчивым к коррозии, но не полностью невосприимчивым. Он прочнее, чем сама по себе медь, но со временем может испортиться.

ПОЧЕМУ МЕДЬ НЕ РЖАВЕТ?

Медь никогда не ржавеет по той же причине, что и бронза — в ней слишком мало железа. Хотя медь не ржавеет, со временем на ее поверхности может образовываться зеленая пленка или патина. Однако эта патина не будет отслаиваться, как ржавчина. Вместо этого он создает ровное толстое покрытие поверх самой меди. Многие люди на самом деле предпочитают внешний вид окисленной меди ее первоначальному состоянию.

Только подумайте о Статуе Свободы. Ее медная кожа изначально выглядела коричневой, но со временем она стала зеленой из-за окисления меди. Эта зеленая пленка такая же толстая, как и исходный слой меди, и фактически помогает Lady Liberty противостоять атмосферным воздействиям. Вы также можете увидеть тот же эффект на старых пенни, которые могут начать выглядеть зелеными.

Металлы, которые ржавеют

Любой металл, содержащий значительное количество железа, также известный как «черные металлы», может ржаветь. К ржавеющим металлам относятся:

• Сталь
• Чугун
• Кованое железо

ПОЧЕМУ СТАЛЬ РЖАВЕТ?

Поскольку сталь представляет собой смесь железа и углерода, она обязательно будет ржаветь. Что отличает сталь от нержавеющей стали, так это элемент хром — хром образует защитный экран от ржавчины, что делает нержавеющую сталь более устойчивой к коррозии. Чем больше содержание хрома, тем лучше. Обычная сталь не имеет такой защиты от коррозии.

ПОЧЕМУ ЧУГУН ИЛИ КОВАНОЕ ЧУГУН РЖАВЕТ?

Любая форма железа может ржаветь под воздействием кислорода и молекул воды. Чугун представляет собой комбинацию железа, углерода и кремния. Хотя он известен своей устойчивостью к износу, он может ржаветь. С другой стороны, кованое железо содержит лишь следовые количества углерода. Это почти чистое железо, поэтому может образоваться ржавчина.

Железные предметы можно защитить от ржавчины, регулярно нанося краску и удаляя пятна ржавчины проволочной щеткой. Вы также должны держать железные предметы как можно более сухими — протирайте чугунные кастрюли и сковородки полотенцем после мытья, а не дайте им высохнуть на воздухе. Кроме того, мойте их сразу, а не оставляйте их замачиваться. Железо требует гораздо большего внимания и обслуживания, чем другие металлы, когда речь идет о предотвращении коррозии.

Практическое применение

Возможно, вы помните, как взрослый напоминал вам о том, что перед ливнем следует принести велосипед в гараж, иначе он промокнет и может заржаветь. Однако некоторые металлические предметы, такие как наружные электрические шкафы, должны постоянно оставаться снаружи. Металлические предметы, размещенные на открытом воздухе, должны выдерживать естественные условия, включая дождь и влажность.

Если бы эти предметы были подвержены ржавчине, их пришлось бы заменять слишком часто. Это было бы дорого и отнимало много времени, но также представляло бы угрозу безопасности. Электрический корпус, разрушающийся из-за ржавчины, может быть очень опасным.

Для таких применений популярны алюминий и нержавеющая сталь. Алюминий не ржавеет, поэтому его можно безопасно использовать на открытом воздухе. Он также имеет другие ценные характеристики, такие как:

• Он достаточно прочен, чтобы выдерживать сильные удары.
• Может рассеивать тепло для безопасного контроля температуры.
• Легкий по сравнению с другими металлами.

Как и алюминий, нержавеющая сталь часто используется для наружных металлических предметов. Нержавеющая сталь обладает впечатляющей температурной стабильностью. Он и пожаробезопасен, и устойчив к низким температурам. Если металлический предмет должен выдерживать экстремальные климатические условия — например, в пустыне, где температура может резко повышаться и понижаться за короткие промежутки времени, — нержавеющая сталь является одним из самых безопасных вариантов.

Узнайте больше о металлических корпусах для наружного применения

Корпуса APX предлагают корпуса, сертифицированные Национальной ассоциацией производителей электрооборудования (NEMA). Они созданы, чтобы противостоять любым условиям — дождю, снегу, льду, огню, грязи, пыли, бактериям и экстремальным температурам. Вы можете настроить корпус в соответствии с вашими потребностями. APX Enclosures предлагает электрические шкафы для самых разных отраслей, от гражданского строительства до телекоммуникаций.

Узнайте, какие металлы лучше всего подходят для наружного применения. Если вам нужен прочный, устойчивый к коррозии и стабильный электрический корпус, свяжитесь с APX Enclosures уже сегодня.

Почему сталь ржавеет? Плюс ответы на другие вопросы о ржавчине стали

Несмотря на то, что сталь является одним из самых распространенных и полезных материалов, производимых в мире, у стали всегда был один существенный недостаток. Он ржавеет. Мы часто видим темно-коричневый или красный цвет и шелушащийся материал на старых мостах, старых зданиях и на стали, которая слишком долго находилась под открытым небом. Однако сталь — не единственный металл, который ржавеет. Просто взгляните на любые монеты, которые у вас есть, на любое столовое серебро или на изображения Статуи Свободы. Цинк, никель, медь и алюминий и многие другие металлы также подвержены химической реакции коррозии. Почему сталь ржавеет в первую очередь, почему некоторые стали ржавеют, а другие нет, и почему сталь не ржавеет в определенных ситуациях, — это интересная тема.

Почему сталь ржавеет?

Любой материал из железа, который подвергается воздействию кислорода и воды, ржавеет. Поскольку сталь почти полностью состоит из железа, это самый высокопроизводительный искусственный материал, подверженный ржавчине. Чтобы понять, почему сталь ржавеет, нужно немного знать химию и периодическую таблицу. После элемента гелия элементы, как правило, имеют 8 электронов во внешней оболочке и будут заимствовать электроны у других элементов для достижения этого уровня. Вода, например, состоит из атома кислорода с 6 внешними электронами и 2 атомов водорода, каждый из которых имеет по 1 электрону. За счет заимствования и совместного использования электронов в реакции восстановления создается FeO(OH) (наиболее распространенная форма ржавчины).

Как образуется ржавчина?

Когда любой тип стали ржавеет, включая сталь, она подвергается химической реакции, называемой коррозией. Во время этого процесса воздействия воздуха и воды, оставленного снаружи или в условиях окружающей среды в течение длительного периода времени, могут образовываться различные типы ржавчины, но наиболее распространенной формой является Fe2O3. Ржавчина образуется только на внешней стороне металлической поверхности, потому что для образования ржавчины требуется воздействие кислорода и воды. Если вы найдете старый металлический стол или стальной стержень, оставленный снаружи, который вы пытаетесь очистить от ржавчины, значит, все блестящее под поверхностью, которое вы видите, еще не подвергалось воздействию кислорода и воды.

Ржавеет ли сталь в воде?

Да, сталь ржавеет в воде, достаточно посмотреть на подводные фотографии затонувших кораблей. Однако он образует другой тип ржавчины, который развивается не так быстро, как обычная ржавчина, которую вы видите на металлах, оставленных на открытом воздухе, — FeO(OH). В частности, он создает гидроксид железа (III) Fe(OH)3. Для образования ржавчины FeO(OH) стали нужны и вода, и кислород из воздуха. Однако это не означает, что ваша лодка, сделанная из стальных материалов, защищена от коррозии, поскольку лишь небольшое количество воздуха может вызвать ржавчину стали. Вы можете сами убедиться, что для создания обыкновенной ржавчины необходимо присутствие воздуха и воды, попробовав этот научный эксперимент дома:

Ржавеет ли сталь в соленой воде?

Да. На самом деле сталь ржавеет быстрее в соленой воде, чем в пресной. Присутствие соли действует как катализатор, ускоряя процесс химической реакции коррозии. Соль является электролитом, и она вносит ионы в воду. Те, кто живет в более холодном климате, хорошо осведомлены об опасности соли, вызывающей коррозию, и должны регулярно проверять свои автомобили зимой на наличие признаков ржавчины, если соль регулярно посыпают их дороги для борьбы с льдом. Дороги, мосты и другие металлоконструкции вдоль дорог в холодном климате также подвержены риску износа.

Как быстро ржавеет сталь?

Сталь сразу ржавеет при контакте с влагой и воздухом. Как быстро сталь ржавеет, как правило, зависит от того, насколько сталь подвергается воздействию влаги и воздуха, уровня влажности и воздуха, а также наличия каких-либо защитных покрытий (мы вернемся к этому позже). Хотя химическая реакция, вызывающая коррозию стали, происходит мгновенно, может пройти некоторое время, прежде чем вы это заметите. Визуальные признаки ржавчины могут появиться уже через неделю или две при соблюдении правильных условий. Ржавчина сначала повлияет на внешний вид стали, а затем начнет медленно разъедать стальную поверхность. По прошествии достаточного времени все железо в стальном материале окислится и сделает сталь практически бесполезной для той цели, для которой она была предназначена. К счастью, этот процесс окисления обычно занимает много времени, и некоторые ржавые поверхности можно исправить, приложив немного усилий, как помогает объяснить Джей Лено.

Мягкая сталь ржавеет?

Да. Мягкая сталь, также известная как углеродистая сталь, со временем будет ржаветь, если ее не обработать каким-либо защитным покрытием, чтобы предотвратить коррозию стали. Мягкая сталь имеет низкое содержание углерода, и углерод не помогает предотвратить ржавление стали. Элементы, введенные в сталь, такие как молибден, титан и хром, могут улучшить коррозионную стойкость стали, но не делают ее устойчивой к ржавчине.

Ржавеет ли оцинкованная сталь? А как насчет титановой стали и нержавеющей стали?

Хотя железо в стали подвергается процессу окисления, в результате которого образуется ржавчина, покрытие стали тонким слоем материала, который не ржавеет, является эффективным способом защиты стали от коррозии. Вот несколько наиболее распространенных методов защиты металлов от коррозии.

Цинк (оцинкованная сталь)

Покрытие стали цинком обычно называют цинкованием стали. Сталь, среди других металлов, таких как алюминий и железо, погружают в цинк с температурой 860 градусов по Фаренгейту. Цинк реагирует с кислородом и углекислым газом с образованием карбоната цинка, который используется в качестве внешнего вида многих металлических предметов, таких как уличные фонари, двутавровые балки и другие изделия из стали. Он не только придает стали приятный внешний вид, но и отлично справляется с предотвращением образования ржавчины. Конечно, если внешняя поверхность будет поцарапана или изношена, то открытая теперь сталь начнет подвергаться коррозии.

Хром (нержавеющая сталь)

Сталь, покрытая тонким слоем оксида хрома, чаще называется нержавеющей сталью и является одной из наиболее широко производимых коррозионно-стойких сталей в мире. Хром действует в основном для предотвращения процесса окисления коррозии, поскольку он действует как барьер для кислорода, не достигающий железа стали. Хром также придает стали чистый и полированный вид, что делает ее пригодной для широкого спектра применений.

Алюминий (алюминиевая сталь)

Сталь, покрытая алюминиево-кремниевым сплавом, обладает большей коррозионной стойкостью, чем сталь, а также сохраняет свойства стали при экстремально высоких температурах. По этой причине алюминиевая сталь часто используется для применений, требующих, чтобы материал выдерживал высокие температуры, но не ржавел со временем, например, кондиционеры, автомобильные глушители, печи, водонагреватели и камины.

Как защитить сталь от ржавчины

Если у вас есть стальные инструменты, запчасти для автомобилей или стальной сарай, все они могут подвергнуться ржавчине, если с ними не обращаться должным образом. Вот несколько наших любимых советов по предотвращению образования ржавчины на повседневных предметах из стали.

• Держите его сухим . Независимо от того, моете ли вы свои инструменты или случайно оставили их под дождем, лучше всегда держать их сухими.