Почему нержавеющая сталь устойчива к коррозии?

Нержавеющая сталь известна своей коррозионной стойкостью во многих средах, в которых углеродистая и низколегированная инструментальная сталь подвергается коррозии. (Основное чтение:Введение в нержавеющие стали.) Коррозионная стойкость является результатом очень тонкого (около 5 нанометров) оксидного слоя на поверхности стали. Этот оксидный слой называется 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. (Подробнее о хроме см. в разделе Роль хрома в межкристаллитной коррозии.) 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 вентилируемой открытой поверхностью, что может привести к коррозии покрытой области.

Питтинг из нержавеющей стали 304.

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 могут служить прибрежная атмосфера, дорожная соль в сочетании с дождевой водой и даже водопроводная вода с высоким содержанием хлоридов.

Межкристаллитная коррозия нержавеющей стали 304.

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 797°F (425°C) до 1598°F (870°C). Если время выдержки 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.

***
Статья и изображения ранее появлялись на https://www.imetllc.com/why-is-stainless-steel-corrosion-resistive/ <эм>. Перепечатано с разрешения. Copyright ООО "Промышленные Металлурги" .