Ржавчина представляет собой постоянную угрозу для железа, которое легко окисляется как на воздухе, так и в воде. Даже сталь — твердый сплав железа и углерода — подвержена ржавлению. А вот нержавеющая сталь, как следует из ее названия, не ржавеет. Так в чем же ее секрет?
Проще говоря, химический состав нержавеющей стали не позволяет кислороду из воздуха и окружающей среды достигать железа в стали и предотвращает нежелательную реакцию окисления.
Обычная сталь ржавеет, когда железо реагирует с кислородом, образуя оксид железа. Хотя ржавчина обычно не вредна для человека, она может сильно разрушать железо.
Обычная сталь состоит на 99 процентов из железа и от 0,2 до 1 процента углерода. В то время как нержавеющая сталь обычно содержит от 62 до 75 процентов железа, около 1 процента углерода и более 10,5 процента хрома. Нержавеющая сталь также содержит несколько процентов никеля, который делает ее прочнее и легче в обработке.
Хром — ключ к стойкости нержавеющей стали
Об этом рассказал изданию Live Science ученый-материаловед Тим Коллинз. По его словам, хром реагирует с кислородом в окружающей среде, обычно в воздухе, но также и под водой, создавая слой оксида хрома (Cr2O3) на поверхности металла. Этот слой не позволяет кислороду достигать железа в стали и образовывать ржавчину.
Слой Cr2O3 на нержавеющей стали имеет толщину всего несколько нанометров, поэтому он невидим. Такой слой может самовосстанавливаться, если он поврежден. Он также инертен, то есть не вступает в химическую реакцию с другими веществами. Кроме того, этот слой не вымывается за пределы поверхности металла. Это делает нержавеющую сталь пригодной для приготовления пищи, использования в хирургии и т.д., добавил Тим Коллинз.
Случайное открытие
Нержавеющая сталь была изобретена в 1912 году английским металлургом Гарри Брирли, который изучал стальные сплавы, способные предотвратить коррозию в стволах пушек.
Брирли создал сплав из железа, углерода, хрома и никеля, однако он не подошел для ствола ружья. Поэтому металлург выбросил его на задний двор, рассказал Тим Коллинз. Через несколько недель Брирли заметил, что блестящий сплав на его дворе не заржавел. Это открытие помогло ему разработать нержавеющую сталь — удивительный материал, который был представлен миру в 1915 году.
Нержавеющая сталь — ценная и незаменимая
Тим Коллинз сообщил, что нержавеющая сталь сейчас составляет около 4 процентов от примерно 2 миллиардов тонн всей стали, которую ежегодно используют по всему миру.
При этом нержавеющая сталь сложнее и дороже в производстве. Обычно ее себестоимость в три-пять раз выше, чем у обычной стали. А добавление в сплавы специальных металлических добавок (например, молибдена для подводного применения) может сделать нержавеющую сталь еще дороже.
В результате в большинстве случаев, где требуется сталь, используют ее обычную версию. Для устойчивости к ржавчине обычную сталь могут покрывать слоем краски или другим покрытием.
Сегодня, по словам Коллинза, нержавеющая сталь используется в большем количестве областей, чем когда-либо прежде.
Канта Шелке, эксперт по продуктам питания из Университета Джонса Хопкинса (США), рассказала, что нержавеющая сталь имеет множество преимуществ по сравнению с альтернативными материалами. Она устойчива к коррозии, вызванной пищевыми кислотами и чистящими средствами, а также не загрязняет и не портит продукты. По словам ученой, нержавеющая сталь также долговечна, прочнее алюминия и гигиенична; она имеет непористую поверхность, которую легко чистить и дезинфицировать.
Фото: pexels.com
