स्टेनलेस स्टील संक्षारण प्रतिरोध के पीछे का रहस्य

परिचय

स्टेनलेस स्टील एक असामान्य प्रतिष्ठा है. रोजमर्रा की भाषा में, लोग इसे "जंग-रोधी" के रूप में वर्णित करते हैं," "साफ,या यहां तक ​​कि "महान।" यथार्थ में, संपूर्ण अर्थों में स्टेनलेस स्टील इनमें से कोई भी चीज़ नहीं है.

यह संक्षारण से प्रतिरक्षित नहीं है, और यह थर्मोडायनामिक रूप से निष्क्रिय नहीं है.

फिर भी रसोई में, रासायनिक संयंत्र, समुद्री प्रणालियाँ, चिकित्सा उपकरण, और स्थापत्य संरचनाएँ, यह अक्सर सामान्य कार्बन स्टील से कहीं बेहतर प्रदर्शन करता है.

तो असली रहस्य क्या है?

इसका उत्तर यह नहीं है कि स्टेनलेस स्टील "निष्क्रिय" धातुओं से बनाया जाता है. वास्तव में, इसका मुख्य घटक- लोहा, क्रोमियम, और निकल - सभी धातुएँ हैं जो काफी आसानी से ऑक्सीकरण कर सकती हैं.

स्टेनलेस स्टील के संक्षारण का प्रतिरोध करने का असली कारण यह है कि यह केवल अपनी धातुओं की उत्कृष्ट प्रकृति पर निर्भर नहीं करता है.

यह एक पर निर्भर करता है स्वयं के गठन, स्वयं-मरम्मत करने वाली निष्क्रिय फिल्म जो मिश्रधातु को उसके वातावरण से बचाता है.

यह स्टेनलेस स्टील के संक्षारण प्रतिरोध का मूल है: नियंत्रित सतह ऑक्सीकरण, ऑक्सीकरण की अनुपस्थिति नहीं.

1. मानक इलेक्ट्रोड क्षमता द्वारा प्रकट "विरोधाभास"।

मानक इलेक्ट्रोड क्षमता एक बुनियादी थर्मोडायनामिक पैरामीटर है जो समाधान में इलेक्ट्रॉनों को खोने की धातु की प्रवृत्ति का वर्णन करता है.

सामान्य शर्तों में, यह इंगित करने में मदद करता है कि कोई धातु रासायनिक रूप से कितनी सक्रिय है. ए अधिक नकारात्मक मानक क्षमता का मतलब है कि धातु के ऑक्सीकरण की अधिक संभावना है और इसलिए यह अधिक सक्रिय है.

ए अधिक सकारात्मक संभावित का मतलब है कि धातु थर्मोडायनामिक रूप से अधिक स्थिर है और घुलने के लिए कम उत्सुक है.

यदि हम स्टेनलेस स्टील के मुख्य धातु घटकों की जांच करें-क्रोमियम, लोहा, और निकल-और उनकी तुलना संदर्भ बिंदु के रूप में हाइड्रोजन से करें, एक दिलचस्प विरोधाभास सामने आता है.

विरोधाभास तुरंत स्पष्ट है: स्टेनलेस स्टील के सभी तीन प्रमुख घटक हैं नकारात्मक मानक इलेक्ट्रोड क्षमता, इसका मतलब है कि वे इलेक्ट्रोकेमिकल श्रृंखला के सक्रिय पक्ष पर स्थित हैं और थर्मोडायनामिक रूप से ऑक्सीकरण के लिए इच्छुक हैं.

क्रोमियम विशेष रूप से उल्लेखनीय है क्योंकि इसकी क्षमता लौह और निकल दोनों की तुलना में अधिक नकारात्मक है, जिसका अर्थ है कि यह तीनों में से सबसे अधिक सक्रिय है.

विशुद्ध रूप से थर्मोडायनामिक दृष्टिकोण से, ये बिल्कुल भी "उत्कृष्ट" धातुएँ नहीं हैं. वे सक्रिय धातुएं हैं जिन्हें होना चाहिए, सैद्धांतिक रूप में, बल्कि आसानी से संक्षारणित हो जाते हैं.

फिर भी स्टेनलेस स्टील - इन सक्रिय तत्वों से निर्मित एक मिश्र धातु - जंग और कई प्रकार के संक्षारण के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध दिखाता है.

यही विरोधाभास है: थर्मोडायनामिक रूप से सक्रिय धातुओं से बनी मिश्र धातु संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री की तरह क्यों व्यवहार करती है??

इसका उत्तर थर्मोडायनामिक बड़प्पन में नहीं है. यह मिश्र धातु की एक सुरक्षात्मक सतह स्थिति बनाने की क्षमता में निहित है जो गतिज रूप से जंग को नियंत्रित करती है.

2. असली रहस्य: निष्क्रियता और सुरक्षात्मक फिल्म

स्टेनलेस स्टील का संक्षारण प्रतिरोध थर्मोडायनामिक बड़प्पन का परिणाम नहीं है. इसका परिणाम है गतिज सुरक्षा.

दूसरे शब्दों में, स्टेनलेस स्टील ऑक्सीकरण से पूरी तरह बचता नहीं है; बजाय, यह अत्यधिक नियंत्रित तरीके से ऑक्सीकरण करता है जो सतह पर एक अत्यंत प्रभावी अवरोध पैदा करता है.

इस अवरोध को कहा जाता है निष्क्रिय फिल्म, और यही वास्तविक कारण है कि स्टेनलेस स्टील संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री के रूप में व्यवहार करता है.

निष्क्रियता का क्या अर्थ है

जब स्टेनलेस स्टील हवा या पानी जैसे ऑक्सीजन युक्त वातावरण के संपर्क में आता है, इसकी सतह बहुत तेजी से प्रतिक्रिया करके बहुत पतली ऑक्साइड परत बनाती है.

यह प्रतिक्रिया एक्सपोज़र के लगभग तुरंत बाद होती है, और परिणामी फिल्म है:

• बेहद पतला, आम तौर पर केवल कुछ नैनोमीटर मोटी,
• घना और सघन,
• दृढ़ता से अनुयायी सब्सट्रेट को,
• रासायनिक रूप से स्थिर कई वातावरणों में,
• और, सबसे महत्वपूर्ण बात, स्व मरम्मत.

वह अंतिम बिंदु महत्वपूर्ण है. यदि सतह पर खरोंच है या स्थानीय रूप से क्षतिग्रस्त है, उजागर धातु ऑक्सीजन के साथ फिर से प्रतिक्रिया कर सकती है और सुरक्षात्मक फिल्म का पुनर्निर्माण कर सकती है.

इसका मतलब यह है कि मिश्र धातु केवल एक बार और सभी के लिए "लेपित" नहीं होती है. यह सतही स्व-नवीनीकरण के माध्यम से लगातार अपनी सुरक्षा बनाए रखता है.

निष्क्रिय फिल्म क्यों काम करती है

निष्क्रिय फिल्म काम करती है क्योंकि यह धातु सब्सट्रेट को संक्षारक वातावरण से अलग करती है.

एक बार बैरियर लग जाए, ऑक्सीजन, पानी, क्लोराइड, और अन्य आक्रामक प्रजातियों को अंतर्निहित धातु तक पहुंचने में कहीं अधिक कठिनाई होती है.

वास्तव में, फिल्म स्टेनलेस स्टील को एक ऐसी सामग्री में बदल देती है जो पूरी तरह से अप्रतिक्रियाशील होने के कारण जंग का प्रतिरोध करती है, लेकिन तेजी से एक सतही अवस्था बनाकर जो आगे की प्रतिक्रिया को अवरुद्ध कर देती है.

यह सामान्य जंग से भिन्न क्यों है?

यह तंत्र सादे कार्बन स्टील के संक्षारण व्यवहार से मौलिक रूप से भिन्न है. कार्बन स्टील लोहे में जंग बनाता है, जो आमतौर पर छिद्रपूर्ण होता है, असम्बद्ध, और अस्थिर.

जंग सतह को सील नहीं करती है; यह अक्सर नई धातु को उजागर करके और नमी बनाए रखकर आगे के हमले को तेज करता है.

इसके विपरीत, स्टेनलेस स्टील पर निष्क्रिय फिल्म कॉम्पैक्ट और सुरक्षात्मक है.

यह एक संक्षारण उत्पाद की तरह कम व्यवहार करता है जो क्षति को चिह्नित करता है और एक कार्यात्मक सतह परत की तरह अधिक व्यवहार करता है जो क्षति को फैलने से रोकता है.

निष्क्रियता एक बार की घटना नहीं है

यह समझना महत्वपूर्ण है कि निष्क्रियता स्थायी नहीं है, स्थैतिक कोटिंग. यह एक गतिशील सतही स्थिति है. निष्क्रिय फिल्म को कमजोर किया जा सकता है:

• कम ऑक्सीजन उपलब्धता,
• क्लोराइड,
• उच्च तापमान,
• दरारों,
• सतह संदूषण,
• और अनुचित निर्माण इतिहास.

यदि फिल्म तेजी से नष्ट हो जाती है तो उसमें सुधार हो सकता है, मिश्रधातु उस स्थानीय क्षेत्र में अपना स्टेनलेस व्यवहार खो देती है.

यही कारण है कि स्टेनलेस स्टील एक वातावरण में शानदार प्रदर्शन कर सकता है और दूसरे में विफल हो सकता है. निष्क्रिय फिल्म शक्तिशाली है, लेकिन यह उन स्थितियों पर निर्भर करता है जो इसका समर्थन करती हैं.

"स्टेनलेस" का वास्तविक अर्थ

यदि शब्दशः लिया जाए तो "स्टेनलेस" शब्द भ्रामक हो सकता है. स्टेनलेस स्टील ऐसी धातु नहीं है जो कभी प्रतिक्रिया नहीं करती.

यह एक धातु है जो प्रतिक्रिया करती है अभी काफी अत्यधिक सुरक्षात्मक क्रोमियम-समृद्ध फिल्म बनाने के लिए, और फिर आगे के क्षरण को रोकने के लिए उस फिल्म का उपयोग करता है.

यही असली रहस्य है:

स्टेनलेस स्टील जंग का प्रतिरोध करता है क्योंकि यह अपनी रासायनिक गतिविधि को आत्म-सुरक्षा में परिवर्तित करता है.

3. मुख्य तत्व: क्रोमियम (करोड़)

यदि स्टेनलेस स्टील के संक्षारण प्रतिरोध के पीछे निष्क्रियता तंत्र है, तब क्रोमियम वह तत्व है जो निष्क्रियता को संभव बनाता है.

यह स्टेनलेस स्टील में सबसे महत्वपूर्ण मिश्रधातु है क्योंकि यह एक स्थिर पदार्थ के निर्माण को सक्षम बनाता है, रक्षात्मक, सतह पर क्रोमियम युक्त ऑक्साइड फिल्म.

क्रोमियम क्यों मायने रखता है

जब क्रोमियम सामग्री पर्याप्त स्तर तक पहुँच जाती है - आमतौर पर आसपास 12% या उच्चतर-स्टेनलेस स्टील निष्क्रिय फिल्म विकसित कर सकता है जो इसके संक्षारण प्रतिरोध को परिभाषित करता है.

वह फिल्म कोई साधारण जंग नहीं है. इसका बोलबाला है क्रोमियम ऑक्साइड, Cr ₂o ₃, जो काफी सघन है, और अधिक स्थिर, और साधारण कार्बन स्टील पर बनने वाले आयरन ऑक्साइड की तुलना में कहीं अधिक सुरक्षात्मक है.

क्रोमियम स्टेनलेस स्टील को ऑक्सीकरण के प्रति "प्रतिरक्षित" नहीं बनाता है. बजाय, यह ऑक्सीकरण की प्रकृति को बदल देता है जिससे सतह की प्रतिक्रिया विनाशकारी के बजाय सुरक्षात्मक हो जाती है.

क्रोमियम बनाम आयरन ऑक्साइड

क्रोमियम ऑक्साइड और लोहे के जंग के बीच अंतर मौलिक है.

आयरन ऑक्साइड का विस्तार होता है, दरार, और सतह से दूर फैल जाता है. एक बार यह झड़ जाता है, ताजी धातु उजागर हो जाती है और संक्षारण चक्र जारी रहता है.

क्रोमियम ऑक्साइड विपरीत तरीके से व्यवहार करता है: यह सतह पर मजबूती से चिपक जाता है और एक सतत अवरोध बनाता है जो आगे के हमले का प्रतिरोध करता है.

स्व-मरम्मत क्रोमियम की सबसे मूल्यवान संपत्ति है

क्रोमियम का सबसे उल्लेखनीय पहलू यह है कि यह निष्क्रिय फिल्म को अनुमति देता है स्व-उपचार.

यदि सतह पर खरोंच है, घिसा हुआ, या स्थानीय रूप से क्षतिग्रस्त, अंतर्निहित मिश्र धातु में क्रोमियम ऑक्सीजन के साथ तुरंत प्रतिक्रिया कर सकता है और सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत का पुनर्निर्माण कर सकता है.

यही कारण है कि स्टेनलेस स्टील अपने संक्षारण प्रतिरोध को तुरंत खोए बिना सामान्य टूट-फूट और सतह की मामूली क्षति से बच सकता है.

निष्क्रिय फिल्म बाहर से लगाई गई कोई नाजुक कोटिंग नहीं है. यह एक सक्रिय है, मिश्र धातु में क्रोमियम द्वारा समर्थित स्व-नवीकरणीय सतह स्थिति.

क्रोमियम सिर्फ एक संक्षारण तत्व नहीं है

क्रोमियम निष्क्रिय फिल्म बनाने के अलावा और भी बहुत कुछ करता है. यह स्टेनलेस स्टील के समग्र उच्च तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोध में भी योगदान देता है और मिश्र धातु परिवार के सामान्य व्यवहार को परिभाषित करने में मदद करता है.

तथापि, इसका सबसे महत्वपूर्ण कार्य वही रहता है: यह सतह रसायन बनाता है जो मिश्र धातु को "स्टेनलेस" बनाता है।

पर्याप्त क्रोमियम के बिना, मिश्र धातु निरंतर निष्क्रिय फिल्म को बनाए रखने की क्षमता खो देती है. उस समय, यह अब इंजीनियरिंग अर्थ में स्टेनलेस स्टील की तरह व्यवहार नहीं करता है.

क्रोमियम संतुलन को संरक्षित किया जाना चाहिए

क्रोमियम केवल तभी प्रभावी होता है जब यह मैट्रिक्स में और सतह के पास उपलब्ध रहता है.

यदि क्रोमियम अवांछित यौगिकों में बंधा हुआ है - जैसे कि अनाज की सीमाओं पर बने कार्बाइड - तो आसपास की धातु में क्रोमियम की कमी हो सकती है.

उस हालत में, यहां तक ​​कि उच्च नाममात्र क्रोमियम सामग्री वाला एक मिश्र धातु भी स्थानीयकृत क्षरण के प्रति संवेदनशील हो सकता है.

इसीलिए स्टेनलेस स्टील का प्रदर्शन केवल क्रोमियम सामग्री से निर्धारित नहीं होता है.

क्रोमियम भी होना चाहिए उचित रूप से वितरित और धातुकर्म रूप से उपलब्ध निष्क्रियता का समर्थन करने के लिए.

गहरा सबक

क्रोमियम महत्वपूर्ण है क्योंकि यह स्टेनलेस स्टील को खुद को सुरक्षित रखने का एक तरीका देता है.

यह मिश्र धातु को एक स्थिर ऑक्साइड बनाने में सक्षम बनाता है जो अदृश्य होने के लिए पर्याप्त पतला होता है, फिर भी इतना मजबूत कि अंतर्निहित धातु को तेजी से क्षरण से बचा सके.

इसलिए क्रोमियम की असली भूमिका स्टेनलेस स्टील को निष्क्रिय बनाना नहीं है. यह स्टेनलेस स्टील को निर्माण करने में सक्षम बनाना है स्वयं-सुरक्षात्मक सतह.

4. निकेल की सहायक भूमिका (में)

यदि क्रोमियम वह तत्व है जो निष्क्रिय फिल्म को संभव बनाता है, निकेल वह तत्व है जो स्टेनलेस स्टील बनाता है अधिक बहुमुखी और अधिक क्षमाशील.

क्रोमियम स्टेनलेस स्टील को उसका बुनियादी संक्षारण प्रतिरोध देता है, लेकिन निकेल उन वातावरणों की सीमा को विस्तृत करता है जिनमें वह प्रतिरोध प्रभावी रहता है और उस माइक्रोस्ट्रक्चर को स्थिर करता है जो इसका समर्थन करता है.

निकेल पर्यावरण को कम करने में संक्षारण प्रतिरोध बढ़ाता है

क्रोमियम युक्त निष्क्रिय फिल्म सबसे अधिक स्थिर होती है ऑक्सीकरण वातावरण जैसे हवा, पानी, नाइट्रिक एसिड, और नमक के घोल का ऑक्सीकरण.

में एसिड को कम करना या गैर-ऑक्सीकरण करना, तथापि, वह फिल्म कम स्थिर है और अधिक आसानी से घुल सकती है या टूट सकती है. यहीं पर निकल विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो जाता है.

इलेक्ट्रोकेमिकल की दृष्टि से निकेल लोहे और क्रोमियम से अधिक उत्कृष्ट है, और यह इसे कई कम करने वाले मीडिया में हमले के प्रति अधिक प्रतिरोधी बनाता है.

जब स्टेनलेस स्टील में निकेल मिलाया जाता है, यह उन वातावरणों में प्रदर्शन में सुधार करता है जहां अकेले क्रोमियम पर्याप्त नहीं है.

व्यवहारिक अर्थों में, निकेल स्टेनलेस स्टील को रासायनिक स्थितियों के व्यापक स्पेक्ट्रम का प्रतिरोध करने में मदद करता है, सिर्फ ऑक्सीकरण वाले नहीं.

यह ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स जैसे कारणों में से एक है 304 और 316 बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है.

उनका संक्षारण व्यवहार केवल क्रोमियम पर आधारित नहीं है; यह क्रोमियम और निकल के एक साथ काम करने का संयुक्त प्रभाव है.

निकेल ऑस्टेनिटिक संरचना को स्थिर करता है

निकेल भी एक महत्वपूर्ण धातुकर्म भूमिका निभाता है: यह है एक ऑस्टेनाइट स्टेबलाइज़र. जैसे स्टील्स में 304, निकेल कमरे के तापमान पर ऑस्टेनिटिक क्रिस्टल संरचना को संरक्षित करने में मदद करता है.

यह दो कारणों से मायने रखता है.

पहला, ऑस्टेनिटिक संरचना उत्कृष्ट प्रदान करती है लचीलापन, बेरहमी, और फॉर्मेबिलिटी, यही कारण है कि इन स्टील्स पर मुहर लगाई जा सकती है, मुड़ा हुआ, गहरा खींचा हुआ, और बहुत प्रभावी ढंग से निर्मित किया गया.

दूसरा, एक स्थिर और समान ऑस्टेनिटिक मैट्रिक्स मिश्रधातु तत्वों के अधिक समान वितरण का समर्थन करता है, क्रोमियम सहित, जो निष्क्रिय फिल्म को अधिक निरंतर और कम दोष-प्रवण बने रहने में मदद करता है.

किस अर्थ में, निकेल सीधे तौर पर निष्क्रिय फिल्म नहीं बनाता है. बजाय, यह एक धातुकर्म वातावरण बनाता है जिसमें निष्क्रिय फिल्म अधिक विश्वसनीय रूप से बन सकती है और अधिक लगातार प्रदर्शन कर सकती है.

निकेल क्रोमियम पृथक्करण समस्याओं को कम करने में मदद करता है

एक स्थिर ऑस्टेनिटिक मैट्रिक्स अनाज की सीमाओं पर स्थानीय क्रोमियम पृथक्करण के जोखिम को कम करने में भी मदद करता है.

यह महत्वपूर्ण है क्योंकि गैर-समान क्रोमियम वितरण निष्क्रिय फिल्म को कमजोर कर सकता है और स्थानीय संक्षारण संवेदनशीलता पैदा कर सकता है.

अधिक सजातीय संरचना को बढ़ावा देकर, निकेल अप्रत्यक्ष रूप से संक्षारण प्रतिरोध का समर्थन करता है.

मिश्रधातु न केवल अधिक सुगठित और कठोर है; यह एक समान क्रोमियम-समृद्ध सतह परत बनाए रखने के लिए भी बेहतर स्थिति में है.

निकेल और डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स

निकेल न केवल पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक ग्रेड में महत्वपूर्ण है. डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स में, नियंत्रित निकल सामग्री ऑस्टेनाइट-फेराइट अनुपात को संतुलित करने में मदद करती है और तनाव संक्षारण क्रैकिंग के प्रतिरोध में सुधार कर सकती है.

इस परिवार में, निकेल का उपयोग केवल स्टील को "अधिक ऑस्टेनिटिक" बनाने के लिए नहीं किया जाता है; इसका उपयोग चरण संतुलन को ट्यून करने के लिए किया जाता है ताकि मिश्र धातु ताकत को संयोजित कर सके, संक्षारण प्रतिरोध, और दरार प्रतिरोध अधिक प्रभावी ढंग से.

इसलिए स्टेनलेस स्टील में निकेल का मूल्य कई लोगों के अनुमान से कहीं अधिक है. यह सिर्फ संक्षारण-प्रतिरोध बढ़ाने वाला नहीं है. यह भी एक है माइक्रोस्ट्रक्चरल स्टेबलाइज़र और ए चरण-संतुलन उपकरण.

5. क्रोमियम और निकल से परे: सहायक मिश्र धातु तत्व

क्रोमियम और निकल स्टेनलेस स्टील संक्षारण प्रतिरोध के मुख्य स्तंभ हैं, लेकिन वे पूरी कहानी नहीं हैं.

निष्क्रिय फिल्म में विशिष्ट कमजोरियों को हल करने या कठिन वातावरण में मिश्र धातु के व्यवहार में सुधार करने के लिए कई माध्यमिक मिश्र धातु तत्व जोड़े जाते हैं.

मोलिब्डेनम: गड्ढों और दरारों के क्षरण से सुरक्षा

मोलिब्डेनम स्टेनलेस स्टील में सबसे महत्वपूर्ण सहायक तत्वों में से एक है, विशेष रूप से जैसे ग्रेड में 316.

इसकी प्रमुख भूमिका प्रतिरोधक क्षमता में सुधार करना है खड्ड का क्षरण और दरार का क्षरण, विशेष रूप से समुद्री जल जैसे क्लोराइड युक्त वातावरण में, नमक का स्प्रे, और कई औद्योगिक नमकीन.

व्यवहारिक अर्थों में, मोलिब्डेनम निष्क्रिय फिल्म को मजबूत करने में मदद करता है और उस आसानी को कम करता है जिसके साथ क्लोराइड आयन इसमें प्रवेश कर सकते हैं और इसे तोड़ सकते हैं.

यही कारण है कि मोलिब्डेनम-असर ग्रेड को अक्सर समुद्री में पसंद किया जाता है, रासायनिक, और तटीय अनुप्रयोग जहां साधारण क्रोमियम-निकल स्टेनलेस स्टील्स संघर्ष कर सकते हैं.

टाइटेनियम और नाइओबियम: अंतर कणीय क्षरण के विरुद्ध स्थिरीकरण

टाइटेनियम और नाइओबियम का उपयोग स्थिर स्टेनलेस स्टील्स में किया जाता है जैसे 321 और 347.

उनका उद्देश्य बहुत विशिष्ट है: वे रोकते हैं अंतर कणीय क्षरण क्रोमियम के साथ संयोजन करने से पहले कार्बन को बांध कर.

यह काम करता है क्योंकि क्रोमियम की तुलना में टाइटेनियम और नाइओबियम में कार्बन के प्रति अधिक मजबूत आकर्षण होता है.

अनाज की सीमाओं पर क्रोमियम कार्बाइड बनाने के बजाय, वे स्थिर टाइटेनियम कार्बाइड या नाइओबियम कार्बाइड बनाते हैं.

यह मैट्रिक्स में क्रोमियम को संरक्षित करता है और अनाज की सीमाओं के पास क्रोमियम की कमी को रोकता है.

यह संक्षारण समस्या का धातुकर्म समाधान है. मिश्र धातु को इस प्रकार डिज़ाइन किया गया है कि निष्क्रिय प्रणाली से क्रोमियम चुराने के बजाय कार्बन को स्थिर तत्व द्वारा "कब्जा" कर लिया जाता है.

नाइट्रोजन: ऑस्टेनाइट को मजबूत करना और पिटिंग प्रतिरोध में सुधार करना

स्टेनलेस स्टील में नाइट्रोजन का शक्तिशाली दोहरा प्रभाव होता है.

पहला, यह को स्थिर करने में मदद करता है ऑस्टेनिटिक संरचना, उसी प्रकार के चरण नियंत्रण का समर्थन करना जो निकेल प्रदान करता है.

दूसरा, यह सुधार करता है पिटिंग संक्षारण प्रतिरोध निष्क्रिय फिल्म के स्थानीयकृत टूटने के प्रतिरोध को बढ़ाकर.

नाइट्रोजन विशेष रूप से मूल्यवान है क्योंकि यह एक ही समय में यांत्रिक प्रदर्शन और संक्षारण प्रदर्शन दोनों को बढ़ा सकता है.

यह आधुनिक स्टेनलेस डिज़ाइन में सबसे कुशल मिश्र धातु जोड़ों में से एक है.

6. निष्क्रियता एक गतिशील अवस्था है, स्थायी नहीं

स्टेनलेस स्टील के बारे में सबसे आम गलतफहमी में से एक यह है कि इसकी सुरक्षात्मक फिल्म सतह से स्थायी रूप से जुड़ी एक निश्चित कोटिंग की तरह व्यवहार करती है.

यथार्थ में, निष्क्रियता इस तरह काम नहीं करती. निष्क्रिय अवस्था है गतिशील. यह लगातार बनता रहता है, क्षतिग्रस्त, और जैसे ही सामग्री अपने पर्यावरण के साथ संपर्क करती है, उसकी मरम्मत की जाती है.

यह गतिशील प्रकृति ही स्टेनलेस स्टील को प्रभावी बनाती है, लेकिन यह यह भी बताता है कि गलत परिस्थितियों में भी यह विफल क्यों हो सकता है.

निष्क्रिय फिल्म सदैव संतुलन की स्थिति में रहती है

स्टेनलेस स्टील पर क्रोमियम युक्त ऑक्साइड फिल्म बेहद पतली और अत्यधिक स्थिर होती है, लेकिन यह स्थिर नहीं है. यह निर्माण और विघटन के बीच एक नाजुक संतुलन में मौजूद है.

जब वातावरण अनुकूल हो, आसपास के माध्यम में ऑक्सीजन फिल्म को बरकरार रहने या गड़बड़ी के बाद जल्दी से सुधारने में मदद करती है.

जब वातावरण प्रतिकूल हो, फिल्म पुनर्निर्माण की अपेक्षा तेजी से क्षतिग्रस्त हो सकती है. उस मामले में, स्थानीयकृत क्षरण शुरू हो सकता है भले ही मिश्र धातु अभी भी नाममात्र "स्टेनलेस" है।

यही कारण है कि स्टेनलेस स्टील को ऐसी सामग्री के रूप में नहीं देखा जाना चाहिए जो स्थायी रूप से संरक्षित है.

यह कहना अधिक सटीक होगा कि यह एक ऐसी सामग्री है जो कर सकती है निष्क्रियता तब तक बनाए रखें जब तक इसका वातावरण निष्क्रिय फिल्म को स्थिर रहने की अनुमति देता है.

फिल्म स्वयं की मरम्मत कर सकती है, लेकिन केवल सही परिस्थितियों में

स्टेनलेस स्टील की सबसे मूल्यवान विशेषताओं में से एक इसकी स्वयं-ठीक होने की क्षमता है.

यदि सतह पर खरोंच है, घिसा हुआ, या स्थानीय रूप से बाधित, अंतर्निहित मिश्र धातु में क्रोमियम ऑक्सीजन के साथ तेजी से प्रतिक्रिया कर सकता है और सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत का पुनर्निर्माण कर सकता है.

तथापि, यह स्व-मरम्मत व्यवहार पर्यावरण पर निर्भर करता है.

• ऑक्सीजन युक्त वातावरण में, फिल्म आसानी से सुधर जाती है.
• स्थिर दरारों में, ऑक्सीजन ख़त्म हो सकती है.
• क्लोराइड युक्त घोल में, फिल्म स्थानीय स्तर पर विफल हो सकती है.
• अत्यधिक कम करने वाले मीडिया में, निष्क्रिय परत स्थिर नहीं रह सकती है.

इसलिए निष्क्रियता केवल अकेले धातु का गुण नहीं है. यह की एक संपत्ति है धातु-पर्यावरण प्रणाली.

थोक मिश्र धातु मजबूत होने पर भी निष्क्रियता स्थानीय स्तर पर विफल हो सकती है

एक स्टेनलेस स्टील घटक समग्र रूप से पूरी तरह से स्वीकार्य लग सकता है जबकि सतह पर छोटे क्षेत्र पहले से ही निष्क्रियता खो रहे हैं.

इन स्थानीय विफलताओं को ट्रिगर किया जा सकता है:

• क्लोराइड आयन,
• कम ऑक्सीजन की स्थिति,
• जमाव या दरारें,
• वेल्ड हीट टिंट,
• दूषण,
• सतह का खुरदरापन,
• या अवशिष्ट तनाव.

एक बार निष्क्रिय फिल्म में एक छोटा सा स्थानीय दोष बन जाता है, यह गड्ढे के लिए शुरुआती बिंदु बन सकता है, दरार का क्षरण, या अंतरग्रहीय आक्रमण.

यही कारण है कि स्थानीयकृत जंग स्टेनलेस स्टील के लिए इतना गंभीर मुद्दा है: मिश्रधातु की ताकत वास्तविक है, लेकिन सुरक्षात्मक स्थिति स्थानीय और सशर्त है.

पर्यावरण रसायन विज्ञान निष्क्रियता को दृढ़ता से प्रभावित करता है

निष्क्रिय फिल्म की स्थिरता आसपास के रसायन विज्ञान पर निर्भर करती है.

पीएच जैसे कारक, क्लोराइड सांद्रता, ऑक्सीजन स्तर, तापमान, और द्रव गति सभी को प्रभावित करती है कि निष्क्रियता बरकरार रहती है या नहीं.

उदाहरण के लिए:

• ऑक्सीजन फिल्म मरम्मत का समर्थन करता है,
• क्लोराइड फिल्म को अस्थिर कर सकता है,
• उच्च तापमान टूटने में तेजी ला सकता है,
• स्थिर क्षेत्र पुनः पारित होने से रोका जा सकता है,
• और अम्लीय या कम करने वाली स्थितियाँ सुरक्षा कमजोर हो सकती है.

यही कारण है कि एक स्टेनलेस स्टील ग्रेड जो एक वातावरण में अच्छा प्रदर्शन करता है वह दूसरे वातावरण में विफल हो सकता है. मिश्रधातु नहीं बदलती, लेकिन निष्क्रियता को नियंत्रित करने वाली स्थितियाँ ऐसा करती हैं.

सतह की स्थिति उतनी ही मायने रखती है जितनी संरचना

क्योंकि निष्क्रियता एक सतही घटना है, सतह की स्थिति अत्यंत महत्वपूर्ण है.

बेअदबी, दूषण, वेल्ड स्केल, लोहे का पिकअप, और हीट टिंट सभी निष्क्रिय-फिल्म प्रदर्शन में हस्तक्षेप कर सकते हैं.

एक साफ़, चिकना, ठीक से उपचारित स्टेनलेस स्टील की सतह पर गंदे की तुलना में निष्क्रियता बनाए रखने की अधिक संभावना होती है, ऑक्सीकरण, या दूषित एक.

यही कारण है कि निर्माण अभ्यास संक्षारण प्रदर्शन से अविभाज्य है. यदि सतह खराब प्रसंस्करण के कारण क्षतिग्रस्त हो गई है तो अच्छी रसायन शास्त्र पर्याप्त नहीं है.

निष्क्रियता एक गतिज उपलब्धि है

यहां मुख्य अवधारणा गतिकी है. स्टेनलेस स्टील सुरक्षित नहीं है क्योंकि संक्षारण असंभव है.

यह सुरक्षित है क्योंकि निष्क्रिय अवस्था काफी तेजी से बनती है और उपयुक्त परिस्थितियों में जंग से बचने के लिए इतनी तेजी से मरम्मत करती है.

स्टेनलेस स्टील में संक्षारण प्रतिरोध का यही वास्तविक अर्थ है:
प्रतिरक्षा नहीं, लेकिन आत्म-सुरक्षा को नियंत्रित किया.

7. निष्कर्ष

स्टेनलेस स्टील का संक्षारण प्रतिरोध इलेक्ट्रोकेमिकल अर्थ में बड़प्पन पर आधारित नहीं है.

यह बहुत अधिक सुंदर तंत्र पर आधारित है: मिश्रधातु की पतला बनाने की क्षमता, घना, पक्षपाती, और स्व-उपचार निष्क्रिय फिल्म, मुख्य रूप से क्रोमियम ऑक्साइड के आसपास निर्मित.

क्रोमियम आवश्यक फिल्म-निर्माता है. निकेल प्रयोग करने योग्य संक्षारण-प्रतिरोध सीमा को विस्तृत करता है और ऑस्टेनिटिक संरचना को स्थिर करता है.

मोलिब्डेनम, नाइट्रोजन, टाइटेनियम, नाइओबियम, और कार्बन विवरण को नियंत्रित करता है.

और अंतिम परिणाम न केवल रचना पर निर्भर करता है, लेकिन गर्मी उपचार पर भी, वेल्डिंग गुणवत्ता, और सतह की स्थिति.

तो स्टेनलेस स्टील का रहस्य यह नहीं है कि यह कभी खराब नहीं होता.
रहस्य यह है कि यह अपनी रक्षा करना जानता है.