Может ли ржаветь нержавеющая сталь? Условия возникновения ржавчины. Сталь ржавеет

Что такое «Медицинская сталь» или почему нержавейка иногда ржавеет?

Знаете ли вы, что существует восемь видов Медицинской стали. Какая же марка стали лучше всех пригодна для маникюрного инструмента, в частности? Что делать если маникюрный инструмент ржавеет? Почему нержавейка ржавеет? Это вы узнаете из данной статьи.

Медицинская сталь получила своё название в соответствии с Советским Гостом. На фото вы видите действующий ГОСТ Российской Федерации 1992 года

(ГОСТ Р 50328.1-92)

Как видно из названия документа речь идёт о металлическом материале (Нержавеющая сталь) из которого, в частности изготавливаются и хирургические инструменты. Отсюда другое название материала – «Хирургическая сталь». Далее я поделюсь тремя выводами, которые можно сделать, внимательно прочитав этот документ.

Во-первых, к хирургическому инструменту относится не только режущий инструмент, такой как скальпели, ножницы и кусачки. Но также всевозможные ёмкости из нержавейки и другие вспомогательные принадлежности.

Во-вторых, Медицинская сталь не одна. Медицинские стали – это целая группа марок металлических сплавов. В том числе 20Х13 из которой изготавливаются ширпотребовские кусачки. Стали 30Х13 и 40Х13 – из неё изготавливают маникюрные кусачки, скальпеля и другие режущие инструменты. И даже такая сталь, как 12Х18Н9 из которой изготавливают обычные кухонные кастрюли, тоже относится к Медицинской стали. И производители кастрюль не забывают написать на своих рекламных буклетах: «Сделано из Медицинской стали». Там же есть достойные внимания термоупрочняемые нержавеющие стали марок 45Х14, 65Х13, 50Х14МФ, 90Х18МФ...

Итак, мы увидели, что хирургический медицинский инструмент, не представлен исключительно режущим инструментом, а так же, что «медицинская сталь» не представлена какой-то одной маркой. Фактически любая нержавейка, которая сегодня используется в народном хозяйстве, является «Медицинской сталью». И наконец, в-третьих, мы узнаём из Госта, что не всякая медицинская сталь пригодна для изготовления кусачек и ножниц.

Какие же марки Медицинской стали пригодны для изготовления маникюрного режущего инструмента?

Рассмотрим две наиболее часто употребляемые 40Х13 и 30Х30.Чем отличаются эти стали? Какая лучше? Ответив на первый вопрос , мы легко ответим и на второй. Это практические вопросы. Одни производители делают кусачки для кутикулы из 40Х13, другие из 30Х13 – Что выбрать? Все нержавеющие стали содержат не менее 13% хрома. Отличие же свойств определяется циферками 30 и 40 в начале маркировки. Эти цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента. Что это нам даёт? Углерод влияет на твёрдость стали после закали. Сталь 30Х13 даёт максимальную твёрдость 50-52 условных единиц, а Сталь 40Х13 до 56-ти тех же единиц твёрдости. То есть является более твёрдой. Твёрдость как вы догадались это хорошо. В маникюрных щипчики – особые условия резания. После отрезания мягкой распаренной кутикулы две металлические режущие кромки с довольно приличным усилием давят друг на друга. Поэтому тоненькая режущая кромка сминается и становится шире, то есть тупее, уже во время первых пробных резов кожи. Чем выше твёрдость, тем большую остроту может сохранить инструмент в таких условиях работы.

Итак, из Медицинской стали марки 40×13 можно получить инструмент с лучшими режущими свойствами. Он будет острее сразу после заточки, и дольше будет сохранять остроту.

Может ли ржаветь Медицинская сталь?

Необходимо отметить, что Медицинская сталь 40×13 как и сталь 30×13 является Условно нержавеющей. То есть нужны определённые условия, чтобы эта Медицинская сталь не ржавела. А именно: Закалка, полировка, и эксплуатация в не сильно агрессивных средах. Настоящая же нержавейка содержит ещё до 18% никеля и почти не ржавеет при обычных бытовых условиях. Такая нержавейка называется ещё пищевой. Из неё делают ложки, вилки, тарелки, мойки и другие бытовые изделия.Но даже пищевую нержавейкку может пробивать коррозия, например, при стечении ряда неблагоприятных условий,пятнистой неоднородности состава стали (дефектов плавки).

Почему же медицинский инструмент, и в частности маникюрный, изготавливают из технической медицинской стали, а не из пищевой нержавейки? Дело в том, что для маникюрных щипчиков и кусачек, как уже отмечалось выше, необходима твёрдость. Ведь режущие кромки с некоторым немалым усилием давят друг друга во время работы. А за твёрдость стали отвечает углерод, который находится в металле. Больше углерода – больше твёрдость. Меньше углерода – меньше твёрдость. Почему же не добавляют побольше углерода в нержавеющую сталь? Тут то и кроется проблема. Углерод, соединяясь с Хромом, образует карбиды хрома, которые не растворившись полностью, подвергаются коррозии по границам микрозерна стали. Возможно, вы замечали, что иногда на маникюрных щипчиках «из нержавейки» появляются рыжие крапинки ржавчины, если они долго лежали в сырости, например. В пищевой нержавейке, как вы догадались, углерода очень мало поэтому она и «ничего» не боится и «никогда» не ржавеет. А вот Медицинская сталь, используемая для режущего инструмента – твёрдая и прочная, но как уже сказано условно нержавеющая. Проще говоря, это техническая нержавейка, а не пищевая.

Какие мы можем теперь сделать выводы? Главное, прочитав эту статью, не подумайте, что инструмент заржавеет вскоре после покупки! (Если вы так подумали, значит я слишком «сгустил краски») И всё же, что делать чтобы маникюрный инструмент не ржавел?

Если вы стали счастливым обладателем качественно сделанного инструмента из нержавеющей Медицинской стали берегите его. Не надейтесь на маркетинговые заявления о чудесных свойствах нержавеющей «медицинской слтали». Не оставляйте на долго в стерилизаторах, в сырости, просушивайте, смазывайте узлы трения самым простым машинным маслом которое продаётся в хозяйственных отделах магазинов. После заточки маникюрные инструменты необходимо полировать. Ищите заточников применяющих полировку. Это в значительной степени снижает вероятность появления следов коррозии. В сильно агрессивных стерилизующих растворах допустимо потускнение инструмента, но не ржавчина.Важно! После дезинфекции химрастворами типа «Ламинол», перед помещением в «сухожар», для стерилизации, инструмент необходимо промыть водой для удаления остатков «химии», поскольку агрессивность таких препаратов возрастает в разы приводя к ускоренной коррозии даже нержавеющих сталей! Кроме того, не стоит превышать рекомендованную в инструкции дозировку дезинфецирующих средств. При соблюдении этих условий ваши маникюрные щипчики будут радовать вас очень долго. И вы будете работать с удовольствием!

davida-master.net.ua

Почему нержавеющая сталь не ржавеет. «Морская» нержавейка

По статистике примерно пятая часть всего годового производства стали в мире уходит на замену стальных деталей, поврежденных ржавчиной. Это составляет значительные экономические потери, большей части которых можно было бы избежать, добавляя в сталь специфические элементы, значительно улучшающие ее свойства: хром (Cr), вольфрам (W), никель (Ni), ванадий (V), молибден (Mo) , кремний (Si), марганец (Mn) и др. Данный вид стали называется — Легированной. Изменение химического состава приводит к изменению структуры стали и ее свойств. Легированная сталь приобретает свойства, которых нет у обычной углеродистой стали, и исключает ее недостатки. Изделия из нержавеющей стали экологичны, соответствуют всем требованиям и нормам гигиены, поэтому также нашли широкое применение при производстве кухонной посуды. По химическому составу различают низко-, средне- и высоколегированную сталь.Остановимся подробнее на завоевывающую все большую популярность высоколегированной нержавеющей стали, противостоящей коррозии как в агрессивных средах, так и в атмосфере. Основная составляющая нержавеющей стали также железо. Антикоррозионные свойства ей придают легирующие элементы, в первую очередь хром и никель. От количества и пропорционального содержания этих элементов зависит марка стали и ее технические свойства, которые влияют на коррозионную устойчивость и внешний вид.Всего различают пять больших групп нержавеющих сталей, определяемых их микроструктурой. Наиболее распространенными являются три из них:

• Аустенитные (Austenitic) — не магнитная сталь с основными составляющими 15-20% хрома и 5-15% никеля, которые увеличивают сопротивление коррозии. Она хорошо подвергается тепловой обработке и сварке. Именно аустенитная группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа.
• Мартенситные (Martensitic) – в связи с большим содержанием углерода, значительно более твердые, чем аустетнитные и ферритные стали. Могут быть магнитными. Находят применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении. Больше подвержены коррозии.
• Ферритные (Ferritic) стали содержат меньшее количество углерода, поэтому значительно более мягкие, чем мартенситные. Они также обладают магнитными свойствами. Эти стали применяют для изготовления изделий, работающих в окислительных средах (например, в растворах азотной кислоты), для бытовых приборов, в пищевой, легкой промышленности и для теплообменного оборудования в энергомашиностроении. Ферритные хромистые стали имеют высокую коррозионную стойкость в азотной кислоте, водных растворах аммиака, в аммиачной селитре, смеси азотной, фосфорной и фтористоводородной кислот, а также в других агрессивных средах. К этому виду относятся все стали 400 серии.

Самая широкая и востребованная группа из этих категорий стали- аустенитные, составляющие примерно 90% общего потребления нержавеющей стали. К этому виду относятся нержавеющие стали 300-ой серии: aisi 304, aisi 316, aisi 316T, aisi 321.Из-за универсальности своих физических характеристик наиболее популярна из многочисленных марок нержавеющей стали — AISI 304 (08Х18Н10). В ней содержится 18% Хрома (Cr) и 8% Никеля (Ni). Благодаря высокому содержанию никеля на поверхности стали образуется оксидная пленка, защищающая металл от коррозии и воздействия агрессивных химических веществ. Практически на любых поверхностях при резких перепадах температуры образуются микротрещины, при попадании жидкости в эти трещины, основной металл коррозирует и со временем разрушается. В случае с нержавеющей сталью, даже при механическом повреждении верхний слой при доступе кислорода самовосстанавливается и изделие полностью сохраняет свои антикоррозийные свойства. Этим обусловлено ее широкое применение во многих отраслях промышленности и быту.

Однако, существуют отрасли, требующие в применении специфические материалы и приспособления: химическая, нефтегазовая, пищевая промышленности, а также судоходство и судостроение. Все большее распространение получает улучшенная версия стали AISI 304 (08Х18Н10)- AISI 316 (10Х17Н13М2) с добавлением молибдена (Мо). К примеру, практически все оборудование для целлюлозных заводов и для предприятий по изготовлению бумаги изготавливаются из нержавеющих сталей. Минимально допустимой маркой является AISI 316.

Технические характеристики материала

Молибден делает сталь более защищенной от щелевой и питтинговой коррозии в хлористой, морской воде и в сильноагрессивных средах: серной, фосфорной, борной, муравьиной, уксусной, щавелевой, молочной и других кислотах. Недаром этот вид стали называют «морской нержавейкой».

Таблицы воздействия некоторых кислот и их растворов на нержавеющую сталь:

Расшифровка:0 = высокая степень защиты — Скорость коррозии менее чем 100 mm/год1 = частичная защита — Скорость коррозии от 100m до 1000 mm/год2 = non resistant — Скорость коррозии более чем 1000 mm/год

Как видно из таблицы, изделия из стали AISI 316 противостоят воздействию коррозии в большинстве кислот и их растворов, чем и обусловлено их применение в агрессивных средах.

kvt.su

Может ли ржаветь нержавеющая сталь, вопрос

1. Главная
2. Абразивы
3. Области применения абразивов Klingspor
4. Может ли ржаветь нержавеющая сталь? Условия возникновения ржавчины

Введение

Для нержавеющей стали с содержанием хрома свыше 10,5% невозможно абсолютно исключить возникновения ржавчины. Даже аустенитная сталь с содержанием хрома свыше 20%, а также никеля свыше 8% может ржаветь в случае неправильного обращения с ней, а также в случае неправильной обработки или в случае дефекта структуры.

Пассивный слой

Нержавеющая сталь входит в реакцию с кислородом и образует слой окиси так же, как обычная сталь. В нормальной стали кислород однако входит в реакцию с существующими атомами железа и образует пористую поверхность, позволяющую на прогрессию реакции. Эта реакция может длиться вплоть до полного «перержавения» предмета. В нержавеющей стали кислород входит в реакцию с довольно высокой концентрацией содержащихся в стали атомов хрома. Атомы хрома и кислорода образуют толстый слой окиси, который замедляет прогресс реакции. Этот слой называют также пассивным слоем, в связи с трудностью войти в реакцию в столкновении со средой. Прочность этого пассивного слоя зависит прежде всего от состава сплава стали.

Коррозия

Существуют две причины образования ржавчины на «нержавеющей» стали:

• пассивный слой не мог образоваться или
• пассивный слой был разрушен.

Разрушение пассивного слоя можно предотвратить только соблюдая высокую степень чистоты. Обрабатываемые поверхности должны быть в основном очищены от всех загрязнений, возникших во время обработки.

Перечисленные ниже виды коррозии образуются в результате разрушения пассивного слоя после его образования:

Поверхностная коррозия с убытками

Поверхностная коррозия с убытками характеризуется равномерным убытком поверхности обрабатываемого предмета. Этот вид коррозии выступает только тогда, когда на поверхность из стали действуют кислоты или сильные щёлочи. Степень убытка ниже 0,1 мм в год считается достаточной стойкостью к поверхностной коррозии с убытками.

Язвенная коррозия (plitting)

Язвенная коррозия может выступать, когда пассивный слой будет локально нарушен. За местное нарушение слоя отвечают ионы хлорида, которые в присутствии электролита отнимают у нержавеющей стали атомы хрома, необходимые для образования пассивного слоя. В этих местах образуются отверстия похожие на иголочный укол. Опасность язвенной коррозии повышается в результате накопления на поверхности осадков, чужой ржавчины, остатков шлака или цветных налётов.

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия может выступать, когда в результате воздействия тепла на границах шлифовальных зерен оседают карбиды хрома, которые в присутствии кислотных соединений изменяются в раствор. Это происходит при следующих температурах:

• аустенитная сталь 450º - 850ºС
• ферритная сталь не больше чем 900ºС

В случае правильного подбора шлифовального материала межкристаллитная коррозия не имеет возможность возникновения.

Контактная коррозия

Контактная коррозия (гальваническая) возникает, когда разные металлические материалы соприкасаются друг с другом, и они увлажнены электролитом. Тогда менее благородный материал поражается и переходит в раствор. Нержавеющая сталь в соприкосновении с другими материалами остается в невредимом состоянии (благородном).

abraziv.ru

Почему ржавеет нержавейка? | Металлоторговый портал

В качестве материалов для емкостей, деталей оборудования, комплектующих, режущего инструмента – в пищевой промышленности, а также для изготовления посуды, столовых приборов, ножей – в быту, наибольшее распространение получили сплавы на основе алюминия и нержавеющие стали. Но в последнее время довольно часто приходится сталкиваться с тем, что нержавейка ржавеет. Почему?

Преимущества нержавеющих сталей

Более широкое применение получили нержавеющие стали, преимуществом которых являются относительно низкая стоимость по сравнению со сплавами на основе алюминия, высокая коррозионная стойкость, а также высокие механические свойства. Характерной особенностью нержавеющих сталей является их высокая сопротивляемость атмосферной коррозии и окислению при высоких температурах.

Эти замечательные свойства обусловлены, прежде всего, влиянием хрома, входящего в состав нержавеющих сталей. Благодаря особой склонности образовывать на поверхности весьма устойчивую защитную пленку окиси металла, хром обладает исключительным свойством самозащиты против атмосферной коррозии и действия ряда химических веществ. Это объясняется тем, что свободная поверхность хрома или железо-хромистого сплава на воздухе становится очень быстро окисленной и эта невидимая и в то же время весьма устойчивая пленка предохраняет металл от дальнейшего окисления.

Склонность чистого хрома к пассивированию распространяется и на его твердые растворы в железе (при содержании хрома выше 12% железо-хромистые сплавы становятся нержавеющими). С увеличением содержания хрома в железо-хромистом сплаве сопротивление атмосферной коррозии и действию многих химических веществ еще более повышается. Однако, следует помнить, что железо-хромистые сплавы показывают наибольшую сопротивляемость коррозии в такой среде, которая обеспечивает образование устойчивой защитной пленки на поверхности металла.

Также, коррозионная стойкость нержавеющих сталей в сильной степени зависит от содержания углерода. В сталях с 13-15% хрома, используемых для изготовления ножей и режущего инструмента в пищевой промышленности, коррозионная стойкость понижается при содержании углерода 0,3-0,4%.

Применяемые материалы

В последнее время довольно часто возникают вопросы понижения коррозионной стойкости нержавеющих сталей в процессе эксплуатации режущего инструмента и узлов из нержавеющих сталей, применяемых в пищевой промышленности, а также посуды, столовых приборов, ножей, используемых для бытовых целей.

Наибольшее распространение для изделий бытового назначения (кроме ножей) и для оборудования в пищевой промышленности получила сталь типа 18-8 (08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т), зарубежный аналог – AISI 304 и AISI 321. Сочетая достаточную прочность с очень высокой пластичностью, в то же время, эти материалы обладают очень высокой химической стойкостью и прекрасной свариваемостью.

Основными поставщиками относительно недорогой посуды, столовых приборов и других изделий бытового назначения в Украину являются Китай, Индия, а также отечественные украинские производители. В Украине основными производителями изделий из нержавеющих сталей был комбинат «Днепрспецсталь», Вольнянский завод столовых приборов и Донецкий меткомбинат.

В настоящее время из-за высокой стоимости изделий этих производителей, они не конкурентоспособны, и объем их производства резко упал или прекращен вообще.

Претензий по качеству изделий, изготавливаемых известными фирмами Zeptor, Vinzer нет, но их стоимость в 5-10 раз выше, чем у изделий производства Китая или Индии, поэтому спрос на эти изделия незначителен.

Причины снижения качества нержавеющих сталей

Рассмотрим основные причины понижения коррозионной стойкости, и, как следствие, возникновение либо сплошной, либо точечной коррозии на поверхности изделий. Стали типа 18-8 склонны к межкристаллитной коррозии (разрушение стали по границам зерен), которую они приобретают в результате замедленного охлаждения или нагрева в интервале температур 500-850°С, а также при сварке. Определить склонность к межкристаллитной коррозии материала на готовых изделиях затруднительно, поскольку она не всегда проявляется при визуальном осмотре, но может выявляться в процессе эксплуатации изделий.

Не склонны к межкристалитной коррозии стали типа 18-8 с содержанием углерода менее 0,06%. Большое влияние на коррозионную стойкость оказывает термическая обработка и состояние поверхности. Наивысшую коррозионную стойкость приобретают стали после закалки с 1100-1150°С в воду, но нержавеющая сталь, применяемая для изготовления изделий бытового назначения, закалке не подвергается.

Кроме того, сталь, применяемая для изготовления рассматриваемых изделий, должна иметь полированную поверхность. Наличие глубоких царапин, рисок, изъязвлений, а также присутствие следов окалины, вследствие нарушения пассивной пленки, обычно ведет к образованию очагов местной коррозии. Основным способом получения полированной поверхности на листовом материале является электрополировка, после которой поверхностные дефекты могут иметь блестящий вид, но в процессе использования изделий на них возможна местная коррозия.

Одной из причин коррозии стали является несоответствие марки стали для изготовления изделий, а именно замена относительно дорогой стали типа 18-8 (из-за наличия в ней никеля) на безникеливые нержавеющие стали типа Х13, имеющие более низкую коррозионную стойкость.

Самым простым способом для определения стали типа 18-8 является проверка изделия постоянным магнитом. Изделия из этой стали немагнитны, так как ее структура – аустенит. Возможна замена ее сталью типа 03Х17Н14М2 (марганцовистая), которая, также является немагнитной и имеет высокие коррозионные свойства.

Изделия производства Китая изготовлены в основном из более дешевых безникелевых сталей, поэтому возможна их коррозия, особенно при нагреве до высоких температур. В отличии от сталей типа 18-8 они магнитны.

Для изготовления ножей и других режущих изделий должны применяться стали, которые после термической обработки приобретают высокую твердость, а, следовательно, высокую режущую способность. Наиболее подходящим материалом для ножей являются стали типа 20Х13-40Х13 (AISI 420). Наилучшие свойства эти стали приобретают после горячей пластической деформации (перековке), но в настоящее время ножи чаще изготавливают из листового материала.

Ножи производства Китая изготовлены из сталей этого типа, но они зачастую не подвергаются термической обработке, имеют меньшую твердость, поэтому не затачиваются. Простым способом проверки твердости ножей является проверка надфилем (напильником) или не сильным ударом по мягкой стали, при котором на режущей кромке не должно быть зазубрин (более твердые стали, прошедшие упрочняющую термообработку, оставляют следы на мягкой неупрочненной стали).

Причиной образования коррозии на ножах из материала, не прошедшего упрочняющую термообработку, являются поверхностные дефекты, а также значительный перегрев металла при заточке. Но сразу это не всегда проявляется, а может «подвести» в процессе эксплуатации.

В настоящее время в Украине ножи в массовом количестве не производятся, а кроме Китая поставщиками ножей довольно высокого качества по относительно невысокой цене являются Бразилия и Россия. Режущая способность ножей зависит от содержания углерода: чем содержание углерода выше, тем выше эксплуатационные свойства, но при значительном повышении его содержания понижается коррозионная стойкость. В сталях типа Х13 это наблюдается при содержании углерода более 0,5%.

Основными причинами понижения коррозионной стойкости емкостей, изделий и деталей в пищевой промышленности являются несоответствие применяемых нержавеющих сталей тем средам, в контакте с которыми они находятся.

Также следует помнить – ни в коем случае не допустим контакт нержавеющих сталей и обычных углеродистых потому, что нержавейка в результате контакта с «ржавеющими» сталями сама начинает ржаветь. Известно множесто случаев, когда нержавеющие емкости, установленные на платформе из обычной стали, со временем начинали течь.

Залогом того, что нержавеющие стали не будут ржаветь в процессе эксплуатации является строгое соблюдение технологии изготовления стали и использование каждого материала в соответствии с его свойствами и назначением.

Меньшиков А. Г.,к. т. н., доцент, Реброва Е.М., ст.преп.,кафедра МатериаловеденияНТУ «Харьковский политехнический институт»

30.04.2010

www.metalika.ua

Ржавчина — WiKi

Ржа́вчина является общим термином для определения окислов железа. В разговорной речи это слово применяется к красным окислам, образующимся в ходе реакции железа с кислородом в присутствии воды или влажного воздуха. Есть и другие формы ржавчины, например, продукт, образующийся в ходе реакции железа с хлором при отсутствии кислорода. Такое вещество образуется, в частности, в арматуре, используемой в подводных бетонных столбах, и называют его зелёной ржавчиной. Несколько видов коррозии различимы зрительно или с помощью спектроскопии, они образуются при разных внешних условиях.[1] Ржавчина состоит из гидратированного оксида железа(III) Fe2O3·nh3O и метагидроксида железа (FeO(OH), Fe(OH)3). При наличии кислорода и воды и достаточном времени любая масса железа в конечном итоге преобразуется полностью в ржавчину и разрушается. Поверхность ржавчины не создаёт защиту для нижележащего железа, в отличие от образования патины на медной поверхности.

Ржавчиной, как правило, называют продукт коррозии только железа и его сплавов, таких как сталь. Многие другие металлы тоже подвергаются коррозии, но именно окислы железа обычно называют ржавчиной.

Химические реакции

Причины ржавления

Если железо, содержащее какие-либо добавки и примеси (например, углерод), находится в контакте с водой, кислородом или другим сильным окислителем и/или кислотой, то оно начинает ржаветь. Если при этом присутствует соль, например, имеется контакт с солёной водой, коррозия происходит быстрее в результате электрохимических реакций. Чистое железо относительно устойчиво к воздействию чистой воды и сухого кислорода. Как и у других металлов, например, у алюминия, плотно приставшее оксидное покрытие на железе (слой пассивации) защищает основную массу железа от дальнейшего окисления. Превращение же пассивирующего слоя оксида железа в ржавчину является результатом комбинированного действия двух реагентов, как правило, кислорода и воды. Другими разрушающими факторами являются диоксид серы и углекислый газ в воде. В этих агрессивных условиях образуются различные виды гидроксида железа. В отличие от оксидов железа, гидроксиды не защищают основную массу металла. Поскольку гидроксид формируется и отслаивается от поверхности, воздействию подвергается следующий слой железа, и процесс коррозии продолжается до тех пор, пока всё железо не будет уничтожено, или в системе закончится весь кислород, вода, диоксид углерода или диоксид серы.[2]

Происходящие реакции

Ржавление железа — это электрохимический процесс, который начинается с переноса электронов от железа к кислороду.[3] Скорость коррозии зависит от количества имеющейся воды, и ускоряется электролитами, о чём свидетельствуют последствия применения дорожной соли на коррозию автомобилей. Ключевой реакцией является восстановление кислорода:

Поскольку при этом образуются гидроксид-анионы, этот процесс сильно зависит от присутствия кислоты. Действительно, коррозия большинства металлов кислородом ускоряется при понижении pH. Обеспечение электронов для вышеприведённой реакции происходит при окисления железа, которое может быть описано следующим образом:

Следующая окислительно-восстановительная реакция происходит в присутствии воды и имеет решающее значение для формирования ржавчины:

Кроме того, следующие многоступенчатые кислотно-щелочные реакции влияют на ход формирования ржавчины:

что приводит к следующим реакциям поддержания баланса дегидратации:

Из приведённых выше уравнений видно, что формирование продуктов коррозии обусловлено наличием воды и кислорода. С ограничением растворённого кислорода на передний план выдвигаются железо(II)-содержащие материалы, в том числе FeO и чёрный магнит (Fe3O4). Высокая концентрация кислорода благоприятна для материалов с трёхвалентным железом, с номинальной формулой Fe(OH)3-xOx/2. Характер коррозии меняется со временем, отражая медленные скорости реакций твёрдых тел.

Кроме того, эти сложные процессы зависят от присутствия других ионов, таких как Ca2+, которые служат в качестве электролита, и таким образом, ускоряют образование ржавчины, или в сочетании с гидроксидами и оксидами железа образуют различные осадки вида Ca-Fe-O-OH.

Более того, цвет ржавчины можно использовать для проверки наличия ионов Fe2+, которые меняют цвет ржавчины с жёлтого на синий.

Предотвращение ржавления

Ржавчина является проницаемой для воздуха и воды, поэтому внутрилежащее железо продолжает разъедаться. Предотвращение ржавчины, следовательно, требует покрытия, которое исключает образование ржавчины. На поверхности нержавеющей стали образуется пассивирующий слой оксида хрома(III). Подобное проявление пассивации происходит с магнием, титаном, цинком, оксидом цинка, алюминием, полианилином и другими электропроводящими полимерами.

Гальванизация

Хорошим подходом к предотвращению ржавчины является метод гальванизации, который обычно заключается в нанесении на защищаемый объект слоя цинка либо методом горячего цинкования, либо методом гальванотехники. Цинк традиционно используется, потому что он достаточно дёшев, обладает хорошей адгезией к стали и обеспечивает катодную защиту на стальную поверхность в случае повреждения цинкового слоя. В более агрессивных средах (таких, как солёная вода), предпочтительнее кадмий. Гальванизация часто не попадает на швы, отверстия и стыки, через которые наносилось покрытие. В этих случаях покрытие обеспечивает катодную защиту металла, где оно выступает в роли гальванического анода, на который прежде всего и воздействует коррозия. В более современные покрытия добавляют алюминий, новый материал называется цинк-алюм. Алюминий в покрытии мигрирует, покрывая царапины и, таким образом, обеспечивая более длительную защиту. Этот метод основан на применении оксидов алюминия и цинка, защищающих царапины на поверхности, в отличие от процесса оксидизации, как в случае применения гальванического анода. В некоторых случаях при очень агрессивных средах или длительных сроках эксплуатации применяются одновременно и гальванизация цинком, и другие защитные покрытия, чтобы обеспечить надёжную защиту от коррозии.

Катодная защита

Катодная защита является методом, используемым для предотвращения коррозии в скрытых под землёй или под водой структурах путём подачи электрического заряда, который подавляет электрохимические реакции. Если её правильно применять, коррозия может быть остановлена полностью. В своей простейшей форме это достигается путём соединения защищаемого объекта с протекторным анодом, в результате чего на поверхности железа или стали происходит только катодный процесс. Протекторный анод должен быть сделан из металла с более отрицательным электродным потенциалом, чем железо или сталь, обычно это цинк, алюминий или магний.

Лакокрасочные и другие защитные покрытия

От ржавчины можно предохранять с помощью лакокрасочных и других защитных покрытий, которые изолируют железо из окружающей среды. История красок для нанесения на ржавчину насчитывает 50 лет, когда в Англии была изобретена краска Hammerite. Большие поверхности, поделённые на секции, как например, корпуса судов и современных автомобилей, часто покрывают продуктами на основе воска. Такие средства обработки содержат также ингибиторы от коррозии. Покрытие стальной арматуры бетоном (железобетон) обеспечивает некоторую защиту стали в среде с высоким рН. Однако коррозия стали в бетоне всё ещё является проблемой.

Покрытие слоем металла

• Оцинковка (оцинкованное железо/сталь): железо или сталь покрываются слоем цинка. Может использоваться метод горячего цинкования или метод цинкового дутья.
• Лужение: мягкая листовая сталь покрывается слоем олова.
• Хромирование: тонкий слой хрома наносится электролитическим способом на сталь, обеспечивая как защиту от коррозии, так и яркий, полированный внешний вид. Часто используется в блестящих компонентах велосипедов, мотоциклов и автомобилей.

Воронение

Воронение — это способ, который может обеспечить ограниченную устойчивость к коррозии для мелких предметов из стали, таких как огнестрельное оружие и др. Способ состоит в получении на поверхности углеродистой или низколегированной стали или чугуна слоя окислов железа толщиной 1-10 мкм. Для придания блеска, а также для улучшения защитных свойств окисной плёнки, её пропитывают минеральным или растительным маслом.

Снижение влажности

Ржавчины можно избежать, снижая влажность окружающего железо воздуха. Этого можно добиться, например, с помощью силикагеля.

Ингибиторы

Ингибиторы коррозии, как, например, газообразные или летучие ингибиторы, можно использовать для предотвращения коррозии в закрытых системах. Некоторые ингибиторы коррозии чрезвычайно ядовиты. Одним из лучших ингибиторов выступают соли технециевой кислоты.

Экономический эффект

Ржавчина вызывает деградацию изделий и конструкций, изготовленных из материалов на основе железа. Поскольку ржавчина имеет гораздо больший объём, чем исходное железо, её нарост ведёт к быстрому разрушению конструкции, усиливая коррозию на прилегающих к нему участках — явление, называемое поеданием ржавчиной. Это явление стало причиной разрушения моста через реку Мианус (штат Коннектикут, США) в 1983 году, когда подшипники подъёмного механизма полностью проржавели изнутри. В результате этот механизм зацепил за угол одной из дорожных плит и сдвинул её с опор. Ржавчина была также главной причиной разрушения Серебряного моста в Западной Вирджинии в 1967 году, когда стальной висячий мост рухнул меньше, чем за минуту. Погибли 46 водителей и пассажиров, находившихся в то время на мосту.

Мост Кинзу в штате Пенсильвания был снесён смерчем в 2003 году в значительной степени потому, что центральные опорные болты, соединяющие сооружение с землёй, проржавели, из-за чего мост держался лишь под действием силы тяжести.

Кроме того, коррозия покрытых бетоном стали и железа может вызвать раскалывание бетона, что создает серьёзные конструкторские трудности. Это один из наиболее распространённых отказов железобетонных мостов.

См. также

Примечания

Ссылки

ru-wiki.org

Почему стали не ржавеют | Статьи

Англоязычный эквивалент слова «нержавеющий» -stainless – дословно можно перевести как менее ржавеющий, то есть абсолютной инертностью такие сплавы не обладают. Тем не менее, современные технологии производства позволяют получить сталь с достаточной коррозионной стойкостью.

От чего зависит коррозионная стойкость 

В первую очередь устойчивость к воздействию сред определяется химическим составом. Введение в состав сплава хрома, никеля, молибдена и ванадия повышает это свойство. Существует так называемое пороговое значение количества хрома – 12% -  при котором сталь становится нержавеющей. Влияние никеля проявляется в меньшей степени, однако при его добавлении улучшается свариваемость и некоторые механические характеристики.

Углерод, всегда присутствующий в составе стали, наоборот, понижает стойкость к коррозии. Но увеличение его содержания повышает прочность и твёрдость. Для придания необходимых механических свойств необходимо подбирать соответствующий баланс легирующих добавок. Например, сталь 40Х13, содержащая 0.4% углерода и 13% хрома имеет твёрдость порядка 55 HRC и сталь 95Х18 (около1% углерода, но уже 18% хрома) с твёрдостью 58-61 HRCимеют примерно одинаковую коррозионную стойкость.

Также этот показатель зависит от термообработки, которую прошла сталь в процессе производства. Как известно, термообработка изменяет кристаллическую структуру материалов, распределение элементов в ней и их состояние. Добавки могут быть в виде карбидов или твёрдого раствора. Например, штамповая сталь Х12МФ, закалённая на первичную твёрдость – это нержавейка, а в отожжённом состоянии или после закалки на «вторичку» может покрываться пятнами ржавчины.

И последний фактор – это чистота обработки поверхности. Чем она лучше, тем меньше неровностей, а, соответственно, меньше площадь соприкосновения со средой. Таким образом, полированная сталь после полировки меньше поддаётся коррозии, чем после грубой обдирки.

Из чего складывается цена нержавейки

Как у любой продукции металлургического производства, цена у нержавеющей стали зависит от количества легирующих элементов и способа производства. В последнее время для производства листа начали использовать порошковые и CPMтехнологии. Не смотря на их прогрессивность, получить лист нержавеющий по хорошей цене http://www.alfa-sous.ru/katalog/nerzhaveyushhij-metalloprokat/list/list-nerzhaveyushhij-gost-19904-74,-7350-77.html можно посредством давно отлаженной технологии прокатки, основным преимуществом которой являются большие объёмы производства и низкая себестоимость.

Поделиться статьей в соц. сетях

Другие полезные публикации:

nvph.ru

Средства борьбы с ржавчиной | Ножи со всего мира

Несмотря на внушительные темпы развития технического прогресса, человечество так и не изобрело формулу идеальной стали, неподверженной тлетворному влиянию ржавчины. Большая часть добросовестных производителей ножей стараются обезопасить свою продукцию от негативного воздействия влаги. Некоторые модели ножей обладают специальным защитным покрытием, предотвращающим возникновение ржавчины. Но такое покрытие оставляет уязвимой режущую кромку ножа, к тому же стальной клинок может проржаветь в местах повреждения защитной пленки. Ножи из высокоуглеродистой стали менее подвержены коррозии, однако, за это приходится платить повышенной мягкостью материала (клинок придется часто править). Любой нож нуждается в правильном уходе, который может существенно продлить его срок службы.

Существует несколько разных форм ржавчины, возникающих в результате реакции железа с другими веществами. Владельцы ножей чаще всего сталкиваются с результатом взаимодействия железа с кислородом в присутствии воды или влажного воздуха. Кислород, находящийся в воде вступает в активную реакцию с железом, тем самым образуя окись железа, которая, в свою очередь, доставляет кучу хлопот заботливому владельцу ножа. Сформировавшийся очаг ржавчины продолжает развиваться и в сухом месте – пористая структура ржавчины начинает поглощать влагу из воздуха и разрастаться все больше и больше. Поэтому лучше всего никогда не забывать о профилактических мерах и не допускать появления ржавчины. Никогда не оставляйте нож в раковине с замоченной посудой, незамедлительно очищайте клинок от загрязнений после работы и вытирайте его насухо. Постарайтесь не оставлять нож надолго в местах повышенной влажности. Если нет возможности промыть нож водой, протрите его настолько качественно, насколько это возможно. Когда появится возможность, обработайте поверхность клинка растворителем (ацетон или спирт), это поможет избавиться от остатков грязи.

Многие коллекционеры советуют не использовать кожаные ножны для длительного хранения особо ценных ножей. Вместо этого они рекомендуют натереть нож воском или маслом, и хранить в сухом месте, предварительно завернув в чистую сухую ткань. Чем меньше поверхность ножа будет контактировать с воздухом – тем лучше. Если нож используется для приготовления пищи, то следует воздержаться от использования промышленных масел, в состав которых могут входить нефтяные дистилляты. Стоит учитывать, что со временем масло начинает испаряться, кроме того оно имеет свойство втягивать в себя вещества, контактирующие с ним. Компания Sentry Solutions выпускает специальные защитные смазки и спреи для ножа, которые сочетают в себе плюсы воска и масла, и при этом не собирают на себе пыль. Некоторые виды стали особенно уязвимы для ржавчины, поэтому они нуждаются в особой защите. И этой защитой может стать патина. Патина – это оксидно-карбонатная пленка, которая поможет защитить нож от ржавчины. В зависимости от компонентов  и того, насколько сильная кислота вступает в реакцию, патина может быть серого, черного или голубого цвета. Кухонные ножи из-за постоянного взаимодействия с кислотами приобретают налет патины естественным путем. При желании этот процесс можно ускорить. Для искусственного создания патины на клинке необходимо поместить нож в среду непосредственного воздействия кислот – в лук, картошку, майонез или горчицу.

Если, несмотря на все ваши старания, ржавчина все же добралась до ножа, то первым делом необходимо проверить насколько сильно ржа поразила клинок. Для этого возьмите зубочистку и аккуратно очистите с ее помощью часть самого глубокого очага ржавчины. Это простое действие позволит быстро оценить масштабы предстоящей работы. Существует несколько простых способов, которые помогут избавиться от ржавчины на ноже.

1) Небольшие пятнышки ржавчины могут быть удалены при помощи обыкновенного ластика.

2) Яблочный уксус хорошо справляется с ржавчиной на ножах. Поместите клинок в емкость с яблочным, или белым уксусом на некоторое время (в некоторых случаях потребуется целая ночь), а затем удалите ржавчину. Для удаления ржавчины можно воспользоваться фольгой, скомканной в шарик. Преимуществом этого метода является то, что уксус можно обнаружить на любой кухне. К тому же уксус довольно щадяще относится к стальной поверхности ножа.

3) Заржавевший нож можно очистить с помощью сока лимона или лайма. Посыпьте пятно ржавчины солью, смочите лимонным соком и оставьте на время. После воспользуйтесь мятой фольгой для удаления ржавчины и смеси соли и лимонного сока.

4) Если у вас есть запасы фосфорной или соляной кислоты, то их можно применить в целях борьбы с ржавчиной. Фосфорная кислота при контакте с окисью железа трансформирует ее в фосфат железа. Ржавый нож, опущенный на ночь в фосфорную кислоту, покроется черным слоем фосфата железа. После того как нож высохнет, нужно соскоблить образовавшийся налет. Соляная кислота наиболее часто встречается в бытовых чистящих средствах и хорошо удаляет ржавчину с металлических поверхностей.

5) Картофель, а точнее щавелевая кислота, содержащаяся в нем, поможет удалить очаги ржавчины. Воткните нож в картофелину и оставьте его в таком положении на ночь. Если у вас нет подходящей по размеру картофелины, то просто разрежьте любой имеющийся клубень картофеля пополам и посыпьте пищевой содой. После этого тщательно натрите поверхность клинка половинками картофеля и обработайте абразивным материалом.

6) Ржавчину с клинка можно удалить, воспользовавшись пастой из пищевой соды и воды. Действовать нужно так же, как и в случае с картофелем – нанести густую содовую пасту на клинок, а потом растереть при помощи металлической губки или жесткой зубной щетки.

7) Пасту для удаления ржавчины с ножа можно изготовить из винного камня и перекиси водорода. Винного камня следует использовать больше, чем пероксида водорода. Не забудьте воспользоваться металлической губкой для удаления ржавчины вместе с пастой.

8) Крайне популярный и столь же вредный напиток Coca-Cola уничтожает ржавчину не хуже специализированных средств.

9) Удивительно, но кетчуп или томатная паста тоже могут помочь разобраться с налетом ржи.

10) Керосин является одним из лучших средств в борьбе против ржавчины. Единственным минусом является резкий запах керосина.

11) В продаже имеется множество разнообразных средств для удаления ржавчины с поверхности металлических предметов: «Metal Rescue Rust Remover Bath», «Acid Magic», «The Works», «The Works Basic», «WD-40».

Если вы решили воспользоваться готовой химической продукции, то не пренебрегайте средствами индивидуальной защиты, такими как защитные очки, перчатки и респиратор. Некоторые химикаты продаются в удобной для распыления упаковке. Но некоторые растворы придется наносить самостоятельно, при помощи кисточки. В любом случае потребуется оставить нож на некоторое время для того, что бы средство подействовало. Затем тщательно отмойте нож от химикатов и протрите его сухой тканью. В особо запущенных случаях придется повторить всю процедуру несколько раз.

Автор: Lis

steel-knife.ru

• 
  Угловая сталь 50х50х5 гост
• 
  Сталь чечевичная
• 
  Прокатка стали
• 
  Сферическая заглушка стальная
• 
  Плотность сталь 10
• 
  Стали высококачественные
• 
  Хг сталь
• 
  Мягкая сталь это
• 
  Сталь калиброванная круглая гост 7417 75
• 
  Низколегированные стали гост
• 
  Теплоустойчивые стали