ทำไมสแตนเลสถึงยังเป็นสนิม?

สแตนเลสมีหลายประเภท เช่น สแตนเลสเฟอริติก, สแตนเลสออสเทนนิติก, สแตนเลสมาร์เทนซิติก, สแตนเลสดูเพล็กซ์, สแตนเลสเสริมความแข็งด้วยการตกตะกอน เป็นต้น ดังแสดงในรูปด้านล่าง
สาเหตุที่สแตนเลสใช้ไม่ได้ผลก็เนื่องมาจากมีโครเมียม (Cr) ไม่น้อยกว่า 12% ซึ่งดูได้จากรูปด้านบน โครเมียมบนพื้นผิวทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศเพื่อสร้างฟิล์มทู่โครเมียมออกไซด์ (Cr₂O₃) ฟิล์มทู่นี้บางมากแต่หนาแน่น ซึ่งสามารถแยกโลหะออกจากตัวกลางภายนอกและป้องกันปฏิกิริยาทางเคมี จึงช่วยปกป้องโลหะจากการกัดกร่อน

แม้ว่าพื้นผิวของสแตนเลสจะเสียหายทางกลไกหรือการกัดกร่อนทางเคมี ฟิล์มฟิล์มโครเมียมออกไซด์ก็สามารถซ่อมแซมได้ด้วยตนเอง- ตราบเท่าที่มีออกซิเจนเพียงพอ องค์ประกอบโครเมียมบนพื้นผิวของสแตนเลสสามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนต่อไปได้ ซ่อมแซมฟิล์มฟิล์มที่เสียหาย และคืนประสิทธิภาพในการปกป้อง

ภายใต้การปกป้องของฟิล์มทู่โครเมียมออกไซด์ เหล็กกล้าไร้สนิมสามารถต้านทานการกัดกร่อนของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนส่วนใหญ่ เช่น กรด ด่าง และเกลือได้ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติแล้ว บางครั้งผู้คนยังคงเห็นสเตนเลสขึ้นสนิม ดังแสดงในรูปด้านล่าง เกิดอะไรขึ้น?
1. คุณภาพของสแตนเลสไม่มีเงื่อนไขและองค์ประกอบของวัสดุไม่ตรงตามข้อกำหนด ตัวอย่างเช่น ปริมาณโครเมียมตามจริงน้อยกว่า 12% หรือมีส่วนประกอบต่างๆ เช่น นิกเกิลและโมลิบดีนัมไม่เพียงพอ ซึ่งไม่สามารถป้องกันสนิมได้ดี-

2. ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีไอออนฮาโลเจน (Cl⁻, Br⁻, I⁻ ฯลฯ) เช่น น้ำทะเล สเปรย์เกลือ คลอรีน-ที่มีผงซักฟอก เป็นต้น ไอออนฮาโลเจนเหล่านี้สามารถทะลุผ่านฟิล์มกรองแสง ทำให้เกิดหลุมกัดกร่อนเล็กๆ และพัฒนาในเชิงลึก

3. สแตนเลสได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิสูงและเกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรน เมื่อสแตนเลสถูกให้ความร้อนที่ 427~816 องศา เช่น หลังการเชื่อมหรือการบำบัดความร้อน โครเมียมคาร์ไบด์ (Cr₂₃C₆) จะตกตะกอนที่ขอบเขตเกรน ส่งผลให้โครเมียมสูญเสียใกล้กับขอบเขตเกรน (ปริมาณ Cr<12%), thereby losing the ability to form a passivation film.

4. การกัดกร่อนจากความเครียด เมื่อสแตนเลสอยู่ภายใต้ความเค้นดึง หากมีปัจจัยในรายการที่ 2 และ 3 ข้างต้น ความเครียดดังกล่าวจะเร่งการแทรกซึมของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และทำให้เกิดรอยแตกร้าวกระจายไปตามขอบเขตของเกรนหรือผ่านเกรน

5. พื้นผิวมีการปนเปื้อนหรือชำรุด ตัวอย่างเช่น เมื่อเครื่องมือที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนสัมผัสกับพื้นผิวเหล็กสเตนเลส ตะไบเหล็กที่ตกค้างอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนของกัลวานิกได้เนื่องจากศักยภาพที่แตกต่างกันระหว่างโลหะ รอยขีดข่วน การกระเด็นจากการเชื่อม ฯลฯ สามารถสร้างความเสียหายให้กับฟิล์มฟิล์มได้ ทำให้เกิดจุดเริ่มต้นการกัดกร่อนก่อนที่จะเกิดฟิล์มฟิล์ม คราบน้ำมันบนพื้นผิวสแตนเลสสามารถขัดขวางการก่อตัวของฟิล์มฟิล์มได้ ฝุ่นและสิ่งสกปรกสามารถดูดซับความชื้นและสารกัดกร่อนได้ จึงเร่งการกัดกร่อนในท้องถิ่น(来源:iMechanics机械)