Есть один секрет: ученые объяснили, почему нержавеющая сталь не ржавеет
Особенный сплав железа и углерода, известный как нержавеющая сталь, имеет уникальный состав, который не позволяет ему ржаветь.
Ржавчина является постоянной проблемой для железа, которое легко окисляется при взаимодействии с воздухом и водой. Даже такой твердый сплав железа и углерода, как сталь, легко ржавеет. Но нержавеющая сталь, похоже, не ржавеет. Так в чем же ее секрет? Об этом пишет Live Science.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Обычная сталь ржавеет, когда железо вступает в химическую реакцию с кислородом, с образованием оксида железа. Хотя ржавчина обычно не вредна для человека, она может сильно разъесть железо, и оно потеряет свои важные свойства.
Сплав 99% железа и примерно от 0,2% до 1% углерода является обычной сталью. Но нержавеющая сталь состоит из железа примерно на 75%, а также в этом сплаве находится примерно 1% углерода, а также более 10% хрома. В состав нержавеющей стали также входит немного никеля, что делает сплав не только более прочным, но и более легким в обработке.
Почему нержавеющая сталь не ржавеет?
По слова материаловеда Тима Коллинза, именно благодаря хрому нержавеющая стать становится более устойчивой к ржавчине. Хром реагирует с кислородом и с водой, и создает слой оксида хрома на поверхности сплава. Этот слой не дает кислороду достичь железа в стали и предотвращает реакцию окисления, то есть сталь не может поржаветь.
Защитный слой на нержавеющей стали имеет толщину всего несколько нанометров и, таким образом, невидим, говорит Коллинз. Это слой из оксида хрома может восстанавливаться, если он поврежден и не вступает в химическую реакцию с другими веществами. Таким образом нержавеющая сталь хорошо подходит для приготовления продуктов питания, а также применения в медицине и в других отраслях.
По словам Коллинза, из почти 2 млрд тонн стали, которую используют каждый год во всем мире, примерно 4% — это нержавеющая сталь. Но этот особенный сплав сложно и дорого производить. Считается, что производство нержавеющей стали обходится примерно в 3-5 раз дороже, чем обычной стали. Если же в этот сплав добавляют другие металлы, например, молибден для использования под водой, то производство становится еще дороже.
Поэтому часто используют обычную сталь, которую покрывают специальным покрытием, чтобы она не так сильно ржавела. Но нержавеющая сталь имеет много применений, несмотря на сложность и дороговизну создания.
По словам Канта Шелке из Университета Джонса Хопкинса, если речь идет о приготовлении продуктов питания, то у нержавеющей стали много преимуществ. Она устойчива к коррозии от пищевых кислот и чистящих химикатов и не загрязняет никакие продукты, с которыми соприкасается. Нержавеющая сталь также долговечная и очень прочная.
Кто изобрел нержавеющую сталь?
Изобретателем нержавеющей стали считается английский металлург Гарри Брирли, который создал этот сплав в 1912 году, когда изучал стальные сплавы не предмет предотвращения коррозии в стволах оружия.
Брирли создал сплав из железа, углерода, хрома и никеля. Но он не подходил для стволов оружия, поэтому он выбросил его. Через несколько недель металлург заметил, что блестящий сплав не заржавел, поэтому он разработал новый материал и представил его миру в 1915 году.
Как уже писал Фокус, найденное месторождение очень редкого газа оказалось самым большим среди всех известных. Залежи гелия, обнаруженного в США, оказались больше, чем все считали ранее.
Также Фокус писал о том почему ученые не могут решить загадку, связанную с таким металлом, как галлий, который бросает вызов существующим законам физики.