Почему нержавейка не ржавеет: секреты оксида хрома

Нержавеющая сталь: она не ржавеет, в отличие от обычной. На первый взгляд это просто правило, но ключ к пониманию её устойчивости к коррозии кроется в химии. Разобраться в этом легко и интересно, и чем больше вы знаете, тем проще будет воспринимать этот материал.

Как образуется ржавчина

Ржавчина представляет собой продукт коррозии, возникающий, когда железо или сталь окисляются кислородом. В процессе окисления образуется рыхлый оксид, который со временем превращается в гидроксид – именно это и есть привычная рыжая ржавчина.

Чудеса хрома

Но при добавлении всего лишь десяти процентов хрома в сталь происходит настоящая магия. Нержавейка, оказавшаяся под дождем или снегом, вдруг оказывается защищенной от ржавчины. Как же это работает?

Хром встраивается в кристаллическую структуру стали и равномерно распределяется по всей площади. При взаимодействии с кислородом он образует оксид хрома (Cr2O3), который создает тонкую, но прочную защитную пленку на поверхности материала. Эта пленка предотвращает окисление и, следовательно, предотвращает появление ржавчины.

Самопассивация и её особенности

Интересно, что если защитная пленка повреждается, то на её месте вновь формируется новая. Этот процесс называется самопассивацией. Главное условие — достаточное количество хрома, который должен быть равномерно распределен по материалу.

Однако, если хрома недостаточно, защитный слой может оказаться недостаточно прочным и не сдержит коррозию. А если нержавейка оказывается в неблагоприятных условиях, таких как прибрежная зона с высокой влажностью и морским воздухом, даже 18% хрома могут не спасти. Морская соль, состоящая в основном из хлорида натрия, при высокой влажности размягчает защитную пленку, что позволяет ионам Cl^- проникать и разрушать связь между атомами хрома и кислорода.

В результате нержавейка начинает подвергаться питтинговой коррозии, которая проявляется в виде «кариеса» на её поверхности. Поэтому даже самые лучшие образцы нержавейки могут поддаться коррозии, если условия становятся слишком агрессивными, сообщает Дзен-канал "УМАПАЛАТА".