ทำไมสแตนเลสถึงเป็นสนิม ?

เมื่อจุดสนิมสีน้ำตาล (จุด) ปรากฏบนพื้นผิวของท่อสแตนเลส ผู้คนต่างประหลาดใจอย่างมาก: “สแตนเลสไม่เป็นสนิม และหากขึ้นสนิม แสดงว่าไม่ใช่สแตนเลส และอาจมีปัญหากับเหล็ก”อันที่จริงนี่เป็นความเข้าใจผิดด้านเดียวเกี่ยวกับการขาดความเข้าใจในสแตนเลสสแตนเลสก็จะเกิดสนิมภายใต้เงื่อนไขบางประการเช่นกัน

1. สแตนเลสไม่เป็นสนิม

สแตนเลสยังผลิตออกไซด์บนพื้นผิวกลไกการเกิดสนิมของเหล็กกล้าไร้สนิมทั้งหมดที่มีอยู่ในท้องตลาดเกิดจากการมีองค์ประกอบ Crสาเหตุหลัก (กลไก) ของความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมคือทฤษฎีฟิล์มแบบพาสซีฟฟิล์มทู่ที่เรียกว่าเป็นฟิล์มบางที่ส่วนใหญ่ประกอบด้วย Cr2O3 บนพื้นผิวของสแตนเลสเนื่องจากการมีอยู่ของฟิล์มนี้ การกัดกร่อนของพื้นผิวสแตนเลสในสื่อต่าง ๆ ถูกขัดขวาง และปรากฏการณ์นี้เรียกว่าทู่มีสองกรณีสำหรับการก่อตัวของฟิล์มทู่นี้หนึ่งคือสแตนเลสนั้นมีความสามารถในการทำให้ทู่ตัวเองได้ และความสามารถในการทำให้ทู่ตัวเองนี้ถูกเร่งด้วยปริมาณโครเมียมที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงมีความทนทานต่อการเกิดสนิมสภาวะการก่อตัวที่กว้างขวางกว่านั้นคือ เหล็กกล้าไร้สนิมสร้างฟิล์มทู่ในกระบวนการสึกกร่อนในสารละลายในน้ำต่างๆ (อิเล็กโทรไลต์) ซึ่งขัดขวางการกัดกร่อนเมื่อฟิล์มทู่เสียหาย ฟิล์มทู่ใหม่จะเกิดขึ้นทันที

เหตุผลที่ฟิล์มแบบพาสซีฟของเหล็กกล้าไร้สนิมมีความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนมีสามลักษณะ: หนึ่งคือความหนาของฟิล์มแบบพาสซีฟนั้นบางมากโดยทั่วไปเพียงไม่กี่ไมครอนเมื่อมีปริมาณโครเมียม> 10.5%;อีกประการหนึ่งคือความถ่วงจำเพาะของฟิล์มแบบพาสซีฟมากกว่าความถ่วงจำเพาะของพื้นผิวลักษณะพิเศษทั้งสองนี้บ่งชี้ว่าฟิล์มทู่มีทั้งบางและหนาแน่น ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากสำหรับฟิล์มแบบพาสซีฟที่จะถูกทำลายโดยตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเพื่อทำให้พื้นผิวสึกกร่อนอย่างรวดเร็วลักษณะที่สามคืออัตราส่วนความเข้มข้นของโครเมียมของฟิล์มแบบพาสซีฟ พื้นผิวสูงกว่าสามเท่า;ดังนั้นฟิล์มแบบพาสซีฟจึงมีความต้านทานการกัดกร่อนสูง

2. ภายใต้เงื่อนไขบางประการ สแตนเลสก็จะสึกกร่อนเช่นกัน

สภาพแวดล้อมการใช้งานของเหล็กกล้าไร้สนิมนั้นซับซ้อนอย่างยิ่ง และฟิล์มพาสซีฟโครเมียมออกไซด์ธรรมดาไม่สามารถตอบสนองความต้องการของความต้านทานการกัดกร่อนสูงได้ดังนั้น จำเป็นต้องเติมองค์ประกอบต่างๆ เช่น โมลิบดีนัม (Mo) ทองแดง (Cu) และไนโตรเจน (N) ลงในเหล็กตามสภาพการใช้งานที่แตกต่างกัน เพื่อปรับปรุงองค์ประกอบของฟิล์มทู่และปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมต่อไปการเติม Mo ส่งเสริมให้เกิดการทู่โดยรวมอย่างมาก เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่สึกกร่อน MoO2 อยู่ใกล้กับพื้นผิวและป้องกันการกัดกร่อนของพื้นผิวการเติม Cu ทำให้ฟิล์มแบบพาสซีฟบนพื้นผิวสแตนเลสมี CuCl ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของฟิล์มแบบพาสซีฟเนื่องจากไม่ทำปฏิกิริยากับตัวกลางที่กัดกร่อนทนต่อการกัดกร่อน;เพิ่ม N เนื่องจากฟิล์มทู่อุดมไปด้วย Cr2N ความเข้มข้นของ Cr ในฟิล์มทู่จะเพิ่มขึ้น จึงปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลส

ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมมีเงื่อนไขเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดหนึ่งมีความทนทานต่อการกัดกร่อนในตัวกลางบางตัว แต่อาจได้รับความเสียหายในอีกสื่อหนึ่งในขณะเดียวกัน ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมก็สัมพันธ์กันจนถึงตอนนี้ยังไม่มีเหล็กกล้าไร้สนิมที่ไม่กัดกร่อนในทุกสภาพแวดล้อม

เหล็กกล้าไร้สนิมมีความสามารถในการต้านทานการเกิดออกซิเดชันในชั้นบรรยากาศ นั่นคือ ความต้านทานการเกิดสนิม และยังมีความสามารถในการกัดกร่อนในตัวกลางที่ประกอบด้วยกรด ด่าง และเกลือ ซึ่งก็คือความต้านทานการกัดกร่อนอย่างไรก็ตาม ขนาดของความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อนจะเปลี่ยนไปตามองค์ประกอบทางเคมีของตัวเหล็ก สถานะการป้องกัน สภาวะการใช้งาน และประเภทของสื่อสิ่งแวดล้อมตัวอย่างเช่น ท่อเหล็ก 304 มีความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมในบรรยากาศที่แห้งและสะอาด แต่ถ้าย้ายไปบริเวณชายทะเล อีกไม่นานในทะเลหมอกที่มีเกลือจำนวนมากขณะที่ท่อเหล็ก 316 โชว์ดีดังนั้นจึงไม่ใช่เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดใดที่สามารถต้านทานการกัดกร่อนและการเกิดสนิมได้ในทุกสภาพแวดล้อม