خوردگی چگونه ایجاد میشود؟
تنها فلزاتی مثل طلا و پلاتین به صورت خالص در طبیعت یافت می‌شوند. بیشتر فلزات معمول به صورت ترکیب با عناصر دیگر وجود دارند. خوردگی یک پدیده طبیعی است، زیرا طبیعت تمایل دارد موادی که توسط بشر برای مصارف شخصی اش خالص‌سازی و جدا شده، با یکدیگر ترکیب کند.
آهن به صورت طبیعی در سنگ معدن آهن وجود دارد. آهن خالص ناپایدار است و تمایل به زنگ زدن دارد. به همین علت در حضور آب، عنصر آهن با اکسیژن ترکیب میشود. قطارهایی که در جنگ جهانی اول در صحرای عربستان منفجر شدند، به دلیل آب و هوای خشک و بدون باران، تقریبا دست نخورده باقی مانده‌اند. کشتی های آهنی که در نواحی عمیق دریا غرق می‌شوند، به کندی زنگ می‌زنند. زیرا سطح اکسیژن آب در عمق زیاد پایین است.
حالا این موارد را با کشتی هایی که در ساحل خراب شده‌اند، مقایسه کنید! آن‌ها در طول مد دریا با آب پوشانده می‌شوند و در زمان جزر در معرض هوا قرار می‌گیرند؛ پس به سرعت دچار خوردگی می‌شوند. در طول عصر آهن، یعنی 1000 سال قبل از میلاد، برای ریخته‌گری و شکل دادن آهن، از فلز آهن با درصد کربن بالا و ناخالصی های تصفیه نشده استفاده می‌شد.
تا قرن 19 ام، استیل هنوز به صورت عمده تولید نمی‌شد. را میتوان آلیاژی تشکیل شده از مقداری کمی کربن به همراه آهن تصفیه شده تعریف کرد. با وجود افزودنی های مختلفی که به فولاد گرمکار ضد زنگ اضافه شده است اما همچنان رفتار آن شبیه استیل است. بر خلاف که در واقع آلیاژهای فلزات مختلفی هستند و آهن تنها یکی از آنهاست. حتی گرید های فولاد ضد زنگ مانند ، حداقل 62% آهن دارد.
کربن استیل بدون داشتن محافظ، پوششی از زنگ تشکیل خواهد داد. این زنگ به عنوان محافظ بقیه استیل عمل می‌کند. پس جدا کردن مداوم زنگ، لایه ای جدید از استیل را در معرض خوردگی قرار می‌دهد. به این پدیده، خوردگی کلی (General Corrosion) گفته می شود. پوشش های متفاوت آهن و استیل مانع ادامه روند خوردگی می‌شوند. مخصوصا فرآیند هایی از قبیل رنگ زدن، پوشش با روی (استیل گالوانیزه) و رزین اپوکسی برای همین کار استفاده می شوند.
مقاومت فولاد ضد زنگ به خوردگی
خوردگی یک اتفاق طبیعی در پی تماس ماده با باد، آب و محیط است. عناصر خالص مثل آهن به صورت ذاتی تمایل به واکنش با محیط اطراف دارند. به خصوص در محیطهای قلیایی یا مکان هایی که آب شور در آن وجود دارد. در حقیقت عناصر کمی به شکل خالص خود در طبیعت یافت می‌شوند. آلیاژها که حاصل ترکیب چند نوع ماده هستند، خصوصیت هم افزایی دارند. به این معنا که اگرچه خصوصیات فیزیکی مواد تغییر می‌کند، اما ویژگی منحصر به فرد هر عنصر باقی می‌ماند. پس آلیاژ ویژگی های خاص همه مواد تشکیل دهنده را یک‌جا دارد.
زنگ فرآیندی است که طی آن مولکول های آهن در حضور آب با اکسیژن ترکیب می‌شوند. نتیجه آن اکسید قرمز رنگ پوسته پوسته ای است که به سرعت پیشرفت و سطح بیشتری را دچار خوردگی می‌کند. پس آهن ریخته گری شده، آلیاژ و کربن استیل به این نوع خوردگی بسیار حساس هستند.
ریخته‌گری دقیق فولاد ضد زنگ می‌تواند یک سطح محافظ برای جلوگیری از خوردگی فراهم کند. اما چگونه این اتفاق می افتد؟
کروم موجود در فولاد ضد زنگ همانند آهن با اکسیژن محیط واکنش می‌دهد. تفاوت در این است که به علت وجود کروم، تنها لایه بسیار نازکی از سطح آلیاژ زنگ می‌زند. شاید به اندازه عرض چند مولکول که با چشم هم دیده نمی شود. این سد نازک شگفت انگیز، بسیار با دوام و واکنش ناپذیر است. این لایه به سطح فولاد ضد زنگ می‌چسبد و با موارد دیگر واکنش نمیدهد. حتی در صورت خراب شدن و یا برداشته شدن این لایه محافظ، خودش از نو بازسازی میشود. حتی زمانی که سطح فولاد ضد زنگ اکسید شود، سرعت زنگ زدن آن کمتر از 0.05 میلی متر در سال است.
و در صورتی که فولاد ضد زنگ در بهترین شرایط نگهداری شود، سطح صاف و درخشانی برای طرح ها فراهم میشود. برتری محصولات فولاد ضد زنگ، عمر سرویس دهی طولانی‌شان است. این در حالی که کیفیت، درخشندگی و زیبایی خود را حفظ کرده‌اند.
در مقایسه با بقیه مواد، فولاد ضد زنگ نه تنها به علت مقاومت در برابر خوردگی بلکه به دلایل مختلف دیگری در ریخته‌گری دقیق استفاده میشود،. این دلایل شامل:
- فولاد ضد زنگ، در زیبایی حرفی برای گفتن دارد. میدرخشد و میتوان آنرا به صورت آینه‌ای جلا داد.
- خوردگی خشک (Dry Corrosion) استیل در دمای بالایی رخ می‌دهد که در نهایت منجر به اکسید شدن آن میشود. فولاد ضد زنگ در این مورد بسیار مقاوم‌تر از کربن استیل معمولی و سایر سری هایی مثل 310 ( 25% کروم، 20% نیکل) است. با اینکه این گریدها مشخصا برای استفاده در دمای بالا ساخته شده‌اند.
- مایعاتی که در تماس با فولاد ضد زنگ هستند، آلوده نمی‌شوند. چون پوششی وجود ندارد که بخواهد در مایع تجزیه یا حل شود. به همین دلیل امروزه در جایگاه ویژه ای دارد.
- به دلیل خلق ظریف تر بخش هایی از محصول، میتوان از طرح های نوآورانه بیشتری نیز استفاده کرد. این محصولات وزن کمتری خواهند داشت. این موضوع باعث صرفه جویی در هزینه نیز میشود.
- بسیاری از پوشش های ضد خوردگی قابل اشتعال هستند یا خود مواد سازنده نقطه ذوب پایینی دارند
زنگ آهن چیست؟
زنگ آهن یا زنگ زدگی یا خوردگی فلزات زمانی اتفاق می‌افتد که سطوح آن در مجاورت طولانی رطوبت و هوا قرار بگیرند. در این شرایط فلزات با اکسیژن ترکیب و طی فرآیندی می‌شوند. این فرآیند در نهایت به خوردگی فلز و تبدیل شدن سطح آن به لایه قهوه‌ای مانند می‌انجامد که به آن زنگ آهن می‌گویند.
فولاد زنگ نزن (فولاد ضد زنگ) چیست ؟
فولاد ضد زنگ یک آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی آهن، کروم و در برخی موارد نیکل و سایر فلزات است. فولادهای ضد زنگ به دلیل خاصیت ضد خوردگی می‌توانند مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی از خود نشان دهند.
در این آلیاژها با تشکیل یک لایه ضد زنگ بر روی سطح از تماس بیشتر ماده با محیط اطراف جلوگیری می‌کند. فولاد ضدزنگ در واقع آلیاژی متشکل از آهن، کروم و نیکل است.
آیا فولاد ضد زنگ می‌تواند زنگ بزند؟
برخی از آلیاژهای آهن مانند فولاد ضد زنگ، در برابر زنگ‌زدگی مقاوم هستند. آلیاژهای آهن در برابر زنگ دارای ترکیباتی مقاوم هستند که قبل از ایجاد زنگ‌زدگی، یک لایه محافظ ایجاد می‌کند. در واقع فولاد ضد زنگ یک آلیاژ آهنی مقاوم در برابر خوردگی است که با افزودن کروم با زنگ‌زدگی مبارزه می‌کند. هرچند زنگ‌زدگی می‌تواند در اطراف محل جوشکاری روی فولاد ضد زنگ نیز ایجاد شود.
ترکیبات فولاد ضد زنگ
فولاد آلیاژی از آهن، کروم و کربن است. فولادهای ضد زنگ فولادهایی هستند که حداقل ٪ ۱۰/۵ کروم، کمتر از ٪۱/۲ کربن و سایر عناصر آلیاژی دارند. خواص مکانیکی فولاد ضد زنگ را میتوان با ترکیب عناصر دیگر مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم، نیوبیوم، منگنز بهبود بخشید.
ماده سبز
فولاد ضد زنگ به طور کامل قابل بازیافت است. این فلز از نظر محیطی خنثی و بی‌اثر است و طول عمر آن باعث میشود تا نیازهای ساخت و ساز پایدار برآورده شود. علاوه بر مزایای زیست محیطی، فولاد ضد زنگ از نظر زیبایی و دوام بالا تنوع فوق العاده‌ای دارد. همچنین فولاد ضد زنگ را میتوان در بسیاری از اشیاء روزمره مشاهده کرد.
خواص کلی فولاد ضد زنگ
- مقاومت در برابر آتش: فولاد ضد زنگ هنگام استفاده در مصالح ساختمانی با داشتن بالای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد، بهترین مقاومت در برابر آتش را از بین تمام مواد فلزی دارد.
- ویژگی های مکانیکی: در مقایسه با سایر مواد، فولاد ضد زنگ دارای خواص مکانیکی قوی در دمای محیط است. فولاد ضد زنگ دارای انعطاف‌پذیری، کشش و سختی فوق‌العاده‌ای است.
- زیبایی فولاد ضد زنگ: فولاد ضد زنگ دارای تنوع بسیار زیادی در طراحی و حکاکی، از جمله دارای سطحی مات و روشن است. این ویژگی ضد زنگ را به یک ماده منحصر به فرد و زیبا تبدیل می‌کند.
- مقاومت در برابر خوردگی: فولاد ضد زنگ به طور طبیعی از طریق واکنش کروم با اکسیژن از هوا یا آب روی سطح ایجاد میشود. اگر سطح خراشیده شود خود را بازسازی می‌کند. این ویژگی به فولادهای ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی می‌بخشد.
منابع :