Waarom roest roestvrij staal?

Roestvrij staal is een alomtegenwoordig materiaal met een grote verscheidenheid aan toepassingen: van gebruik in medische apparaten tot auto-onderdelen, sieraden en kookgerei. Een groot deel van de “magie” van dit metalen materiaal is dat het roestvrij is; in theorie roest het niet. Als u echter ooit een roestvrijstalen product heeft gehad of gebruikt, is het waarschijnlijk dat u roest (corrosie) heeft opgemerkt en heeft u zich misschien zelfs afgevraagd of de naam een ​​verkeerde benaming is. Waarom roest een materiaal dat als ‘roestvrij’ wordt aangeprezen? Roest

De meeste mensen zijn bekend met metalen, waaronder roestvrij staal, die corroderen wanneer deze worden blootgesteld aan omgevingen zoals zeewater. Vaak accepteren mensen, zonder de exacte wetenschap te begrijpen van wat er gebeurt, dat het blootstellen van een metaalproduct aan zeewater een schadelijk effect heeft. De wetenschap achter corrosie door zeewater is dat het water chloor bevat, dat corrosief is voor metalen, waaronder roestvrij staal. Corrosie van roestvrij staal kan echter ook optreden zonder dat er corrosieproducten worden geproduceerd om te analyseren (behalve roest), en wanneer een duidelijk corrosieve omgeving niet kan worden gedetecteerd.

Om te begrijpen waardoor roestvast staal roest, is het eerst belangrijk om de wetenschap te begrijpen die doorgaans voorkomt dat roestvrij staal gaat roesten. Staal is gemaakt van ijzer en koolstof, en roestvrij staal bevat ijzer, koolstof en ergens tussen de 12 en 30% chroom. Roestvrij staal kan andere elementen bevatten, zoals nikkel en mangaan, maar chroom is het belangrijkste element dat het roestbestendig maakt. Wanneer het oppervlak van normaal staal wordt blootgesteld aan zuurstof, vormt het meestal ijzeroxide (Fe2O3) dat de bekende rode roestkleur heeft. IJzeroxide vormt geen doorlopende laag op het staal, omdat het oxidemolecuul een groter volume heeft dan de onderliggende ijzeratomen, en uiteindelijk afspat, waardoor vers staal zichtbaar blijft, wat vervolgens een schadelijke roestcyclus begint. Wanneer roestvrij staal wordt blootgesteld aan zuurstof, ontstaat er chroomoxide op het oppervlak van het staal, omdat chroom een ​​zeer sterke affiniteit voor zuurstof heeft. Het chroomoxide is een zeer dunne laag die niet afbladdert en verdere oxidatie van het roestvrij staal voorkomt. Zelfs als roestvrij staal wordt bekrast en de chroomoxidelaag wordt verwijderd, zal er zich een nieuwe chroomoxidelaag vormen die de rest van het roestvrij staal eronder beschermt. Zolang er voldoende chroom aanwezig is, zal de chroomoxidelaag het roestvast staal blijven beschermen en roesten voorkomen.

Heeft u ooit een staaldraadwiel of staalwol gebruikt om roestvrij stalen gereedschap schoon te maken, waarna het roestvrijstalen gereedschap op dezelfde plek roestte als waar u het schoongeborsteld had? Of heeft u een RVS bak of gootsteen roest gezien? Roestvast staal corrodeert bij afwezigheid van een corrosief element (zoals chloor) meestal doordat zeer kleine staaldeeltjes het roestvrijstalen oppervlak raken. Chroom kan roestvrij staal beschermen als de plaatselijke concentratie hoger is dan 12%, maar als u het roestvrije oppervlak bedekt met voldoende staaldeeltjes, kan de plaatselijke concentratie chroom onder de drempel van 12% vallen en kan de chroomoxidelaag het roestvast staal niet beschermen. roestvrij staal door zuurstofaantasting. Als dit type corrosie bij roestvrij staal optreedt, kan dit worden verholpen door: (A) alle roest te verwijderen en vervolgens (B) de kleine staaldeeltjes te verwijderen door het roestvrijstalen onderdeel grondig schoon te maken, meestal met een oplosmiddel. Deze twee stappen moeten ervoor zorgen dat de chroomoxidelaag het roestvrij staal tegen verdere oxidatie kan beschermen.

Een minder vaak voorkomende vorm van roesten bij roestvast staal is nadat het roestvast staal is blootgesteld aan zeer hoge temperaturen, vaak tussen de 750 en 1550 °C (400-850 °F)1. Dit type corrosie wordt vaak gezien bij lastoepassingen waarbij roestvrij staal wordt verwarmd en vervolgens afgekoeld. Als dit gebeurt, kan er ‘sensibilisatie’ optreden, waarbij de koolstof en het chroom zich in het roestvrij staal met elkaar verbinden en carbiden vormen. Deze carbiden situeren zich op de korrelgrenzen van roestvrij staal, en de korrelgrenzen raken chroomarm. Bij lagere chroomconcentraties aan de korrelgrenzen kan de chroomoxide-beschermlaag discontinu worden en wordt roest mogelijk. “Sensibilisatie” kan roestvrij staal voor altijd ruïneren; de schade kan echter soms worden beperkt met een complexe warmtebehandeling.

Hoewel roest iets is dat de meesten van ons dagelijks tegenkomen en een eenvoudig verschijnsel lijkt, kan het het gevolg zijn van een aantal complexe processen. Het begrijpen van de materiaalkunde van metalen is van cruciaal belang voor het garanderen van correcte productprestaties en het oplossen van problemen, zoals roest, wanneer deze zich voordoen. Het is ook van cruciaal belang om de materiaalkunde van metalen en roest te begrijpen wanneer u werkt aan een faalanalyseonderzoek met betrekking tot corrosie