Почему нержавеющая сталь не ржавеет: ученый раскрыл секрет
Ржавчина является постоянной угрозой для железа, которое легко окисляется как на воздухе, так и в воде. Даже сталь легко ржавеет, то есть окисление повреждает конструкции в постройках, автомобилях и приборах.
Однако нержавейка не имеет этой проблемы. Ученый пояснил, что особый химический состав этого блестящего сплава железа создает защитный слой на его поверхности, который предотвращает ржавание, пишет LiveScience.
В чем все же секрет нержавеющей стали
Химический состав нержавеющей стали не позволяет кислороду в воздухе и окружающей среде достигать железа в стали, предотвращая вредную реакцию окисления.
По словам экспертов, обычная сталь ржавеет, когда железо вступает в химическую реакцию с кислородом с образованием оксида железа. Хотя ржавчина, как правило, не вредна для человека, она может сильно разъедать железо и делать его опасным и безобразным.
Обычная сталь – это сплав из 99% железа и примерно от 0,2% до 1% углерода, тогда как нержавеющая сталь обычно содержит от 62% до 75% железа, до 1% углерода и более 10,5% хрома. Нержавеющая сталь также содержит несколько процентов никеля, что может сделать ее прочнее и легче для работы.
Исследователь материалов Тим Коллинз подчеркнул, что хром является ключевым фактором устойчивости нержавеющей стали к ржавчине. Ведь этот элемент реагирует с кислородом в окружающей среде для создания пассивного слоя оксида хрома (Cr2O3) на поверхности металла. Этот слой препятствует попаданию кислорода в железо в стали и образование ржавчины.
По словам Коллинза, пассивный слой нержавеющей стали имеет толщину всего несколько нанометров и поэтому невидим. Слой оксида хрома также может самовосстанавливаться, если он поврежден. Интересно, что он инертен, то есть не вступает в химическую реакцию с другими веществами, а также не вымывается за пределы поверхности металла, что делает нержавеющую сталь пригодной для производства пищевых продуктов, хирургии и других применений.
Случайное открытие
Современная нержавеющая сталь была разработана в 1912 году английским металлургом Гарри Брирли, изучавшим стальные сплавы для предотвращения коррозии в стволах пушек.
Тим Коллинз рассказал, что Брирли создал сплав из железа, углерода, хрома и никеля. Но он не подходил для ствола пистолета, так что исследователь выбросил его в своем дворе. Через несколько недель ученый заметил, что блестящий сплав в его дворе не поржавел, поэтому он разработал материал и представил его миру в 1915 году.
По словам Коллинза, нержавеющая сталь сейчас составляет около 4% стали, которая используется во всем мире ежегодно, то есть почти 2 миллиарда тонн.
Но изготовление нержавеющей стали сложный и дорогостоящий процесс – обычно в три-пять раз дороже, чем обычная сталь. А добавление специальных металлических элементов в сплавы (например, молибден для подводных применений) может сделать ее еще более дорогой.
Ученый по пищевым продуктам Университета Джона Хопкинса Канта Шелке отметила, что нержавеющая сталь имеет много преимуществ. Она устойчива к коррозии, вызванной пищевыми кислотами и химикатами для чистки – в отличие от алюминия и меди – и не загрязняет пищу, к которой она прикасается.
Нержавеющая сталь также долговечна, прочнее алюминия и гигиенической, имеет непористую поверхность, которую можно легко очистить и дезинфицировать, подчеркнула Канта Шелке.
Ранее OBOZ.UA писал, что после войны в Украине будут производить экологическую "зеленую" сталь.
Только проверенная информация у нас в Telegram-канале OBOZ.UA и Viber. Не ведитесь на фейки!