مهندس متالورژی، مایکل ال. فری از دانشگاه یوتا، این توضیح را ارائه میدهد:
فولاد ضد زنگ به دلیل برهمکنش بین عناصر آلیاژی و محیط، ضد زنگ باقی میماند یا زنگ نمیزند. فولاد ضد زنگ حاوی آهن، کروم، منگنز، سیلیکون، کربن و در بسیاری از موارد، مقادیر قابل توجهی نیکل و مولیبدن است. این عناصر با اکسیژن آب و هوا واکنش میدهند و یک لایه بسیار نازک و پایدار تشکیل میدهند که از محصولات خوردگی مانند اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزی تشکیل شده است. کروم نقش غالب را در واکنش با اکسیژن برای تشکیل این لایه محصول خوردگی ایفا میکند. در واقع، طبق تعریف، همه فولادهای ضد زنگ حداقل 10 درصد کروم دارند.
وجود این لایه پایدار با عمل به عنوان مانعی که دسترسی اکسیژن و آب را به سطح فلز زیرین محدود میکند، از خوردگی بیشتر جلوگیری میکند. از آنجا که این لایه به راحتی و محکم تشکیل میشود، حتی وجود تنها چند لایه اتمی نیز سرعت خوردگی را به سطوح بسیار پایین کاهش میدهد. این واقعیت که این لایه بسیار نازکتر از طول موج نور است، دیدن آن را بدون کمک ابزارهای مدرن دشوار میکند. بنابراین، اگرچه فولاد در سطح اتمی خورده میشود، اما به نظر ضد زنگ میرسد. در مقابل، فولاد ارزان قیمت معمولی با اکسیژن آب واکنش میدهد و یک لایه اکسید/هیدروکسید آهن نسبتاً ناپایدار تشکیل میدهد که با گذشت زمان و قرار گرفتن در معرض آب و هوا به رشد خود ادامه میدهد. به این ترتیب، این لایه که به عنوان زنگ زدگی نیز شناخته میشود، به ضخامت کافی میرسد تا به راحتی پس از قرار گرفتن در معرض آب و هوا قابل مشاهده باشد.
آیا فولاد ضد زنگ زنگ میزند؟
فولاد ضد زنگ آلیاژی از فولاد است که حداقل 10.5٪ کروم دارد. کروم با اکسیژن موجود در هوا واکنش میدهد و یک لایه محافظ تشکیل میدهد که فولاد ضد زنگ را در برابر خوردگی و زنگ زدگی بسیار مقاوم میکند. در حال حاضر، بیش از 150 نوع فولاد ضد زنگ در بازار وجود دارد.
به دلیل ماهیت کم نیاز به نگهداری، مقاومت در برابر اکسیداسیون و لکه، فولاد ضد زنگ در بسیاری از کاربردها، به ویژه مواردی که زیبایی شناسی اهمیت دارد، ترجیح داده میشود.
حتی با وجود این ویژگیهای چشمگیر، فولاد ضد زنگ میتواند زنگ بزند و در نهایت زنگ میزند، اما «ضد زنگ» است نه «ضد لک». برخی از انواع فولاد ضد زنگ بسته به میزان کروم، بیشتر از سایرین مستعد خوردگی هستند. هرچه میزان کروم بیشتر باشد، احتمال زنگ زدن فلز کمتر است.
اما، با گذشت زمان و اگر به درستی نگهداری نشود، زنگزدگی میتواند و روی فولاد ضد زنگ ایجاد خواهد شد.
عوامل مؤثر بر زنگزدگی فولاد ضد زنگ
عوامل مختلفی میتوانند بر توانایی فولاد ضد زنگ در مقاومت در برابر خوردگی تأثیر بگذارند. ترکیب فولاد بزرگترین نگرانی در مورد مقاومت در برابر خوردگی است. عناصر موجود در گریدهای مختلف فولاد ضد زنگ میتوانند اثرات نامطلوبی بر مقاومت در برابر خوردگی داشته باشند.
محیطی که فلز در آن استفاده میشود، عامل دیگری است که میتواند احتمال زنگزدگی فولاد ضد زنگ را افزایش دهد. محیطهای دارای کلر مانند استخرهای شنا بسیار خورنده هستند. همچنین، محیطهایی با آب شور میتوانند خوردگی روی فولاد ضد زنگ را تسریع کنند.
در نهایت، نگهداری بر توانایی فلزات در مقاومت در برابر زنگزدگی تأثیر میگذارد. کروم موجود در فولاد ضد زنگ با اکسیژن موجود در هوا واکنش میدهد و یک لایه اکسید کروم محافظ در سراسر سطح ایجاد میکند. اگرچه این لایه بسیار نازک است، اما همان چیزی است که فلز را از خوردگی محافظت میکند. این لایه میتواند در اثر محیطهای خشن یا آسیبهای مکانیکی مانند خراش از بین برود، با این حال، اگر به درستی و در یک محیط مناسب تمیز شود، لایه محافظ دوباره تشکیل میشود و خواص محافظتی را بازیابی میکند.
انواع خوردگی فولاد ضد زنگ
انواع مختلفی از خوردگی فولاد ضد زنگ وجود دارد. هر یک از آنها چالشهای متفاوتی را ایجاد میکنند و نیاز به رسیدگی متفاوتی دارند.
خوردگی عمومی – قابل پیشبینیترین و آسانترین نوع خوردگی است. مشخصه آن از بین رفتن یکنواخت کل سطح است.
خوردگی گالوانیک – این نوع خوردگی بیشتر آلیاژهای فلزی را تحت تأثیر قرار میدهد. به وضعیتی اشاره دارد که یک فلز با فلز دیگر در تماس قرار میگیرد و باعث میشود که یک یا هر دو با یکدیگر واکنش نشان دهند و خورده شوند.
خوردگی حفرهای – نوعی خوردگی موضعی است که حفرهها یا سوراخهایی را به جا میگذارد. این نوع خوردگی در محیطهای حاوی کلریدها شایع است.
خوردگی شیاری – همچنین خوردگی موضعی است که در شکاف بین دو سطح اتصال رخ میدهد. این میتواند بین دو فلز یا یک فلز و یک غیرفلز اتفاق بیفتد.
چگونه از زنگ زدگی فولاد ضد زنگ جلوگیری کنیم
زنگ زدن فولاد ضد زنگ میتواند نگران کننده باشد و ظاهری ناخوشایند ایجاد کند. این فلز برای مقاومت در برابر خوردگی طراحی شده است، به همین دلیل است که اکثر کاربران وقتی متوجه لکهها و زنگ زدگی روی فلز میشوند، ترس دارند. خوشبختانه، روشهای مختلفی در مراحل مختلف وجود دارد که میتواند به بهبود مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی کمک کند.
طراحی
آمادهسازی در طول مرحله برنامهریزی، هنگام استفاده از فولاد ضد زنگ، میتواند در درازمدت نتیجه دهد. اطمینان حاصل کنید که فلز در مناطقی با حداقل نفوذ آب استفاده میشود تا آسیب به سطح کاهش یابد. در مواردی که تماس با آب اجتنابناپذیر است، باید سوراخهای زهکشی ایجاد شود. طراحی همچنین باید امکان گردش آزاد هوا را فراهم کند تا از آسیب به آلیاژ جلوگیری شود.
ساخت
در طول ساخت، باید مراقبتهای ویژهای در مورد محیط اطراف انجام شود تا از آلودگی متقابل با سایر فلزات جلوگیری شود. همه چیز از ابزارها، واحدهای ذخیرهسازی، غلتکهای چرخشی و زنجیرها باید به دقت کنترل شود تا ناخالصیها وارد آلیاژ نشوند. این امر میتواند احتمال تشکیل زنگزدگی را افزایش دهد.
تعمیر و نگهداری
پس از نصب آلیاژ، نگهداری منظم کلید جلوگیری از زنگزدگی است، همچنین پیشرفت هرگونه زنگزدگی که ممکن است از قبل تشکیل شده باشد را محدود میکند. زنگزدگی تشکیلشده را با استفاده از وسایل مکانیکی یا شیمیایی پاک کنید و آلیاژ را با آب گرم و صابون تمیز کنید. همچنین باید فلز را با یک پوشش مقاوم در برابر زنگزدگی بپوشانید.
