Istota odporności korozyjnej Stali (Dla Zaawansowanych)
Pod pojęciem korozji rozumie się niszczenie metali pod wpływem chemicznej lub elektrochemicznej reakcji z otaczającym środowiskiem. Natomiast niszczenie metali pod wpływem zjawisk fizycznych określa się jako erozję lub zużycie ścierne bądź cierne. W niektórych przypadkach występują równocześnie zjawiska fizyczne i oddziaływanie chemiczne i wówczas używa się pojęć: korozja-erozja, zużycie korozyjne lub korozja cierna. Proces korozji jest wynikiem dążenia metali do przejścia w naturalny dla nich stan utleniony. Szybkość niszczenia korozyjnego zależy zarówno od stopnia agresywności środowiska jak i od rodzaju metalu lub stopu. Metale szlachetne, w tym złoto i platyna mają bardzo dużą odporność na korozję i to nawet w bardzo silnych środowiskach korozyjnie agresywnych, np. w kwasach. Inna grupa metali, do których należy chrom i glin, charakteryzuje się podwyższoną odpornością korozyjną w niektórych środowiskach o umiarkowanej agresywności. Natomiast żelazo (wykorzystywane najczęściej w postaci stali), charakteryzuje się niewielką tylko odpornością na działanie korozji, nawet w powietrzu. Różne zachowanie korozyjne metali i stopów związane jest z tworzeniem się na powierzchni wyrobów metalowych bardzo cienkiej, niewidocznej warstewki, która chroni metal przed korozją. Zjawisko to zostało nazwane pasywacją powierzchni metalu, a stan w jakim znajduje się ten metal – stanem pasywnym. Szczególnie dużą skłonność do pasywacji wykazują chrom i nikiel, co uzasadnia stosowanie tych metali jako głównych dodatków stopowych do stali nierdzewnych. Już przy zawartości 12-18 % chromu stal wykazuje zdolność do pasywacji prawie taką samą jak czysty chrom. Dodanie do stali niklu, zwłaszcza przy równoczesnej obecności molibdenu, krzemu i miedzi sprawia, że stale nierdzewne zawierające te pierwiastki mają bardzo dobrą odporność na korozję również w środowiskach nieutleniających. Spośród hipotez dotyczących własności warstewek ochronnych jedna z nich zakłada, że jest to molekularna warstewka tlenu związana z powierzchnią metalu w sposób określany jako chemisorpcja, druga zaś, że jest to bardzo cieniutka, dobrze przywierająca do metalu warstewka tlenków. Warstewka ochronna może jednak ulegać uszkodzeniom na skutek oddziaływań mechanicznych lub chemicznych i dlatego aby chroniła skutecznie metal, musi mieć zdolność do odnawiania się (regeneracji) w danym środowisku. Stale odporne na działanie korozji tym różnią się od zwykłych stali węglowych, że do ich spasywowania w zasadzie nie potrzeba żadnych specjalnych zabiegów, jakie są np. wymagane do pasywacji stali węglowej (konieczność użycia stężonego HNO3). Pasywacja, czyli przejście metalu w stan pasywny, zaznacza się zmianą potencjału elektrochemicznego na bardziej dodatni (rys. 2). Jak to widać na rysunku 2, zmiana ta nie zachodzi stopniowo ze wzrostem zawartości chromu, lecz skokowo przy około 13 % Cr. Stopy zawierające ponad 13 % Cr zachowują się jak metale szlachetne, tzn. mają dodatni potencjał i nie korodują w powietrzu, wodzie, niektórych kwasach, solach i zasadach. Wprowadzenie do stali około 13 % Cr czyni ją nierdzewną głównie w ośrodkach utleniających, słabo natomiast w redukujących. Grubość pasywnej warstewki tlenków, tworzącej się na stalach nierdzewnych najczęściej waha się w przedziale 10-100 A. Warstewka pasywna na stopach chromowych, składająca się głównie z tlenków żelaza zawiera też metaliczny chrom. W stali austenitycznej typu 18 % Cr – 8 % Ni największą odporność na korozję zaobserwowano przy grubości warstewki tlenkowej w granicach 30-50 A, przy czym warstewka ta jest bezpostaciowa. Zależność potencjału stali chromowej od zawartości chromu (F. Staub i inni, Metaloznawstwo, wyd. Śląsk, 1979).
