А ви це знали? Чому нержавіюча сталь не ржавіє

Іржа є постійною загрозою для заліза, яке легко окислюється як на повітрі, так і у воді. Навіть сталь легко іржавіє, тобто окислення пошкоджує конструкції у будівлях, автомобілях і приладах, передають Патріоти України.

Проте нержавіюча сталь не має цієї проблеми. Науковець пояснив, що особливий хімічний склад цього блискучого сплаву заліза створює захисний шар на його поверхні, який запобігає іржавінню, пише LiveScience.

У чому все ж секрет нержавіюча сталі

Хімічний склад нержавіючої сталі не дозволяє кисню в повітрі та навколишньому середовищі досягати заліза в сталі, запобігаючи шкідливій реакції окислення.

За словами експертів, звичайна сталь іржавіє, коли залізо вступає в хімічну реакцію з киснем з утворенням оксиду заліза. Хоча іржа, як правило, не шкідлива для людини, вона може сильно роз’їдати залізо та робити його небезпечним і потворним.

Звичайна сталь – це сплав із 99% заліза та приблизно від 0,2% до 1% вуглецю, тоді як нержавіюча сталь зазвичай містить від 62% до 75% заліза, до 1% вуглецю та понад 10,5% хрому. Нержавіюча сталь також зазвичай містить кілька відсотків нікелю, що може зробити її міцнішою та легшою для роботи.

Дослідник матеріалів Тім Коллінз наголосив, що хром є ключовим фактором стійкості нержавіючої сталі до іржі. Адже цей елемент реагує з киснем у навколишньому середовищі для створення "пасивного шару" оксиду хрому (Cr2O3) на поверхні металу. Цей шар перешкоджає потраплянню кисню до заліза в сталі та утворення іржі.

За словами Коллінза, пасивний шар нержавіючої сталі має товщину лише кілька нанометрів і тому невидимий. Шар оксиду хрому також може самовідновлюватися, якщо він пошкоджений. Цікаво, що він інертний, тобто не вступає в хімічну реакцію з іншими речовинами, а також він не вимивається за межі поверхні металу, що робить нержавіючу сталь придатною для виробництва харчових продуктів, хірургії та інших застосувань.

Випадкове відкриття

Сучасна нержавіюча сталь була розроблена в 1912 році англійським металургом Гаррі Брірлі, який вивчав сталеві сплави для запобігання корозії в стволах гармат.

Тім Коллінз розповів, що Брірлі створив сплав із заліза, вуглецю, хрому та нікелю. Але він не підходив для ствола пістолета, тож дослідник викинув його у своєму дворі. Через кілька тижнів науковець помітив, що блискучий сплав у його дворі не поржавів, тож він розробив матеріал і представив його світові в 1915 році.

За словами Коллінза, нержавіюча сталь зараз становить близько 4% сталі, що використовується в усьому світі щороку, тобто майже 2 мільярди тонн.

Але виготовлення нержавіючої сталі є складним і дорогим процесом – зазвичай у три-п’ять разів дорожче, ніж звичайна сталь. А додавання спеціальних металевих елементів у сплави (наприклад, молібдену для підводних застосувань) може зробити її ще дорожчою.

Науковець з харчових продуктів Університету Джона Гопкінса Канта Шелке зазначила, що нержавіюча сталь має багато переваг. Адже вона стійка до корозії, викликаної харчовими кислотами та хімікатами для чищення – на відміну від алюмінію та міді – і не забруднює їжу, до якої вона торкається.

Нержавіюча сталь також довговічна, міцніша за алюміній і гігієнічна, має непористу поверхню, яку можна легко очистити та дезінфікувати, наголосила Канта Шелке.