Почему нержавеющая сталь устойчива к коррозии?
Нержавеющая сталь известна своей коррозионной стойкостью во многих средах, в которых углеродистая и низколегированная инструментальная сталь подвергается коррозии.
Коррозионная стойкость является результатом очень тонкого (около 5 нанометров) оксидного слоя на поверхности стали. Этот оксидный слой называют пассивным, поскольку он делает поверхность электрохимически пассивной в присутствии агрессивных сред.
Пассивный слой образуется из-за добавления хрома в нержавеющую сталь. Нержавеющая сталь должна содержать не менее 10,5% хрома, чтобы образовался пассивный слой.
Чем больше хрома добавлено, тем более стабильным становится пассивный слой и тем выше коррозионная стойкость. Другие элементы, такие как никель, марганец и молибден, могут быть добавлены для повышения коррозионной стойкости нержавеющей стали.
Еще одним требованием для формирования и поддержания пассивного слоя является то, что стальная поверхность должна подвергаться воздействию кислорода.
Коррозионная стойкость максимальна, когда сталь сильно обнажена и поверхность не содержит отложений. Если пассивность разрушается в условиях, не позволяющих восстановить пассивную пленку, то нержавеющая сталь будет подвергаться коррозии так же, как углеродистая или низколегированная сталь.
Например, покрытие части поверхности, например, биообрастанием, покраской или установкой прокладки, приводит к образованию обедненной кислородом области под закрытой областью.
Обедненная кислородом область является анодной по сравнению с хорошо аэрируемой открытой поверхностью, что может привести к коррозии покрытой области.
При определенных обстоятельствах пассивный слой может разрушиться в отдельных местах на хорошо открытой поверхности из нержавеющей стали. Когда это происходит, металл может подвергаться коррозии в локализованных местах.
Это называется точечной коррозией. Одной из распространенных причин точечной коррозии является воздействие водной среды, содержащей хлориды. Примерами являются прибрежная атмосфера, дорожная соль в сочетании с дождевой водой и даже водопроводная вода с высоким содержанием хлоридов.
При изготовлении компонентов или конструкций из нержавеющей стали возможно ухудшение коррозионной стойкости. Это происходит, когда аустенитные нержавеющие стали (например, марки 304 ) подвергаются воздействию температур от примерно 425°C до 870°C.
Если время воздействия слишком велико, то области вблизи границ зерен металла теряют свою коррозионную стойкость и могут быть преимущественно повреждены при воздействии коррозионной среды.
Зерна выпадают, и металл теряет прочность. Повышенная восприимчивость к коррозии в результате такого изменения микроструктуры называется сенсибилизацией.
