Что не работает то ржавеет статья

Как и почему ржавеет нержавеющая сталь

Всем известно словосочетание «нержавеющая сталь». Исходя из названия, логично сделать вывод, что речь идет о специальном виде стали, который из-за своих особенностей совершенно не подвержен коррозии. Но это не так. Название материала содержит определенное лукавство. Нержавеющая сталь тоже может заржаветь, причем иногда довольно быстро. А почему и когда это происходит, расскажем в этой небольшой обзорной заметке.

Прежде всего, коротко разберемся с механизмом защиты, который позволяет данному материалу в большинстве случаев гордо носить свое название — нержавейка или нержавеющая сталь. Как известно, что хотя все стали в качестве основного компонента содержат железо, многие их свойства, как положительные, так и отрицательные, зависят от легирующих добавок других элементов. Так вот, в случае нержавеющей стали основной легирующий компонент — это хром. Сталь может называться нержавейкой, если она содержит 12 и более процентов этого металла. Механизм защитного антикоррозионного действия у нее следующий — содержащийся в стали хром взаимодействует с кислородом воздуха, ну или иными окислителями, содержащимися во внешней среде. В результате этого процесса, образуется оксид хрома Cr2O3. Это соединение распределяется равномерной плотной пленкой по поверхности стального изделия, тем самым защищая его от дальнейшего взаимодействия с окислителем.

Получается прекрасная защита, да еще и обладающая способностью к самовосстановлению. Если пленка оксида хрома нарушается, например, из-за механического воздействия, то новый хром из состава стали быстро снова взаимодействует с кислородом, тем самым восстанавливая защитную пленку. И все кажется прекрасным, если бы не несколько довольно веских НЮАНСОВ!

НЮАНС N1. Сварные швы и нержавеющая сталь

Понятно, что если мы говорим о более-менее значительных металлоконструкциях, а не о бытовых предметах, то конструкция не является литой, а состоит из нескольких частей. Самый простой способ соединения металлов — это, конечно, сварка. В случае нержавеек используется аргонный тип сварки. Что же происходит в этом процессе? Металл разогревается и из обеих частей соединяемых металлических фрагментов образуется сварной шов. В процессе сварки в нем могут измениться концентрации исходных элементов, например, снизится концентрация хрома. Также в шов могут попасть посторонние примеси. Все это приводит к тому, что магический состав нержавейки, обеспечивающий ей самозащиту, нарушается, и при взаимодействии с кислородом не образуется защитный слой оксида. И нержавейка начинает ржаветь, причем зачастую быстрее обычной стали.

НЮАНС N2. Контакт нержавейки и углеродистой стали

Если в процессе строительства, монтажа или эксплуатации допустить прямой контакт между нержавейкой и любой обычной углеродистой сталью, то впоследствии столкнешься с неожиданным последствием. В месте такого контакта на блестящей поверхности нержавеющей стали возникнет бурый налет ржавчины, как будто это вообще не нержавейка. Это не страшно для целостности конструкции, но внешний вид изделия, однозначно портит. Зато и бороться с этим просто – аккуратность и все. Например, чистить изделие из нержавейки железной щеткой совершенно не рекомендуется.

НЮАНС N3. Подземное размещение изделий/конструкций из нержавеющей стали

Любой, даже самый хороший инструмент или материал, имеет граничные условия применения, определяющие его работоспособность. Нержавейка не исключение. Помните, в начале этой заметки, мы говорили о механизме самозащиты нержавеющей стали, благодаря образованию пленки оксида хрома. Так вот, при подземном размещении конструкции из нержавейки этот механизм не работает. В подземном воздухе другое содержание кислорода, и его не хватает, чтобы при необходимости возобновлять защитный оксидный слой. Поэтому нержавейка и начинает корродировать, причем довольно быстро. Часто это происходит путем образования острых дефектов маленького диаметра, похожих на прокол, так называемых питтингов. И если это был, например, некий расходный бак, или, что еще хуже трубопровод, то они могут потерять свою целостность, причем в считанные месяцы. И нержавейка тут совершенно не виновата – она просто не приспособлена к работе в таких условиях.

Вот такие вот основные причины возможной коррозии нержавеющей, а лучше сказать мало-ржавеющей стали. Если хочется узнать об этом явлении и способах защиты от него более подробно, то рекомендуем прочитать этот обзор . Мы же благодарим Вас, за то, что дочитали эту заметку до конца и желаем Вам поменьше коррозии в жизни, причем не только в прямом, но и в любых переносных смыслах!

Источник

Почему «нержавеющая сталь» не ржавеет и как она была создана.

Нержавеющая сталь – это практически единственная технология металлургии, которая распространялась в другие отрасли именно из ножевой индустрии. Все остальные технологические решения производители ножей заимствовали из других отраслей и адаптировали под свои нужды.

История создания нержавеющей стали напрямую связана с развитием металлургии. Попытки увеличить коррозионную стойкость предпринимались многократно в течении различных столетий. Однако первые успехи были достигнуты только в XIX веке. В 1820—1821 годах английский ученый Майкл Фарадей провел ряд экспериментов и обнаружил способность сплава железа с небольшим добавлением хрома уверенно сопротивляться кислотной коррозии. Однако создать устойчивый к нагрузкам сплав тогда не удалось. В течение более 80 лет в различных лабораториях мира предпринимались попытки создания такой стали. Но результат был получен лишь в начале XX века, когда европейские ученые начали настоящую гонку за ее создание. В 1904 году, условия получения нержавеющей стали были теоретически описаны французским ученым-изобретателем Леоном Джиллетом. В 1911 году Филипп Моннартц из Германии опубликовал свой доклад на ту же тему. А в 1912 году немецкие химики Эдуард Маурэр и Бенно Штраус из знаменитой металлургической компании «Krupp Iron Works» запатентовали первую аустенитную нержавеющую сталь, содержащую 21% хрома и 7% никеля. Однако приоритет в создании первых рабочих образцов продукции из такого сплава закрепился за английским инженером Гарри Брирли.

Он работал в военной лаборатории Браун-Ферт в Шеффилде, где искал возможность защитить от внутренней эрозии стволы винтовок. В 1913 году ему удалось в результате экспериментов получить опытные образцы стали с содержанием 0,24 % углерода и 12,8 % хрома. Первая плавка состоялась в электрической печи 13 августа 1913 года. Она прошла успешно и новая сталь начала свое распространение по миру. За своё достижение в 1920 году Брирли был награжден золотой медалью Бессемера (за выдающиеся заслуги в производстве черных металлов). Первоначально Брирли предложил свою сталь производителю английских столовых ножей и именно при их производстве эта сталь использовалась впервые. Этот вариант нержавеющей стали имел очень малое содержание углерода и фактически относился к низкоуглеродистым сталям, не способным к хорошей термообработке и получению твердости выше 50 HRC. Но так как производимые из нее ножи были столовыми и не требовали заточки, они мгновенно завоевали популярность, положив начало новому технологическому прорыву не только в изготовлении ножей, но и посуды, оружия, машиностроения, электроэнергетики, и многих других отраслей.

Главным отличием нержавеющей стали от углеродистой является высокое содержание хрома. Незащищённая углеродистая сталь коррозирует под воздействием влажного воздуха и воды. Плёнка оксида железа, образующаяся в месте коррозии, активно участвует в разрушении поверхности металла. Оксид железа имеет более низкую плотность, чем сталь, поэтому при расширении слоя, пораженная ржавчиной сталь отслаивается и отпадает, разрушая клинок. В то же время в нержавеющей стали, за счет большого содержания хрома происходит пассивирование — переход поверхности металла в неактивное состояние, связанное с образованием на ее поверхности соединений, препятствующих коррозии, благодаря наличию на поверхности инертного слоя оксида хрома. Этот слой предотвращает дальнейшую коррозию, блокируя проникновение кислорода к поверхности стали, и останавливает ее разрушение. Пассивация происходит только при достаточно высоком содержании хрома и при наличии в нём кислорода. Количество хрома для надежного процесса пассивации составляет 12—20 %. При его содержании в 13 % и выше сплавы являются нержавеющими в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, более 17 % — коррозионностойкими и в более агрессивных окислительных и других средах, в частности, в азотной кислоте крепостью до 50 %.

Качество нержавеющих сталей, используемых при изготовлении ножей всегда зависело от легирующих элементов. Если твердость обычной «углеродки» можно было увеличить существенно выше 60 HRC и получить пусть и интенсивно ржавеющую, хрупкую, но очень твердую сталь. То сделать это с «нержавейкой» было уже невозможно. Содержание хрома при увеличении температуры и длительности термообработки пропорционально уменьшалось (хром выгорал), тем самым терялись и рабочие качества клинка, и коррозионная устойчивость. Поэтому в течение многих лет нержавеющая сталь имела репутацию мягкой и обладающей низкой износостойкостью. В течение нескольких десятилетий ножи изготавливались из стали типа AISI 420 (российской 40Х13), а вершиной нержавеющих сталей была 440С, с твердостью порядка 59 HRC. Она ставилась на дорогие, премиальные ножи вплоть до 80-х годов, когда начала вытесняться отличной сталью 154СМ, имевшей в составе 14 % хрома или ее японским аналогом АТС 34. Обе эти стали во влажной среде покрывались несущественным питтингом, то есть не соответствовали в полной мере статусу «нержавеющих».

В начале 90-х годов прошлого века, начали получать широкое распространение стали порошкового передела, начиная с S30V, которая имела те же 14% хрома. Но при этом более качественный состав и наличие дополнительных легирующих элементов, существенно увеличивших ее устойчивость к коррозии. Прогресс неумолим, и сейчас в распоряжении ножеманов всего мира есть отличные порошки с 20% хрома в составе, например M390 от Bohler-Uddeholm или CPM 20 CV от Crucible. Это уже подлинно нержавеющие стали, способные работать даже в сложной кислотной среде и при этом демонстрирующие очень высокую износостойкость, прочность и агрессивный рез. Сейчас кажется, что развитие нержавеющих сталей уже дошло до предела, который выражен, в частности, такими «ванадиевыми монстрами», как сталь М398, содержащую 20% хрома, 2,7% углерода и 7,2 % ванадия. Глядя на такой состав элементов, создается впечатление достигнутого идеала качеств ножевой стали и кажется, что это уже совершенно избыточные параметры. Однако прогресс не остановить и впереди нас ждут новые изобретения металлургов в области нержавеющих сталей.

Источник

Почему под краской появляется ржавчина

Довольно частая проблема металлических деталей, выполненных преимущественно из стали — это появление ржавчины под слоем краски .

На первый взгляд этот сценарий кажется просто невероятным! Ведь краска является плотным воздухонепроницаемым барьером, который способен законсервировать все процессы и, как минимум, остановить их. Так оно и задумывалось изначально. На самом же деле всё гораздо интереснее.

Подобным образом красочноечное покрытие работает только в том случае, если оно было нанесено правильным образом, а слой не накрыл уже существующие дефекты или некоторое количество исходных компонентов.

Подобным образом лакокрасочное покрытие работает только в том случае, если оно было нанесено правильным образом, а слой не накрыл уже существующие дефекты или некоторое количество исходных компонентов.

Подобным образом лакокрасочное покрытие работает только в том случае, если оно было нанесено правильным образом, а слой не накрыл уже существующие дефекты или некоторое количество исходных компонентов. Подобным образом лакокрасочное покрытие работает только в том случае, если оно было нанесено правильным образом, а слой не накрыл уже существующие дефекты или некоторое количество исходных компонентов.

Удивительно, но если даже законсервировать деталь так, что под слоем останется достаточное количество вещества для протекания химической реакции, то покрытие окажется неэффективно. Ржавление будет спокойно протекать под этим защитным непроницаемым слоем, используя в качестве исходных компонентов то, что попало под слой. Это может быть даже не заметно на первый взгляд! И протекать процесс будет очень медленно, но всё-таки будет. Абсолютно чистая деталь может оказаться, например, влажной, и этого количества загрязнителя окажется вполне достаточно, чтобы начался процесс. Именно поэтому так сильно ценится заводское покрытие, которое наносится правильным образом и в подходящих условиях .

Кроме того, даже качественное лакокрасочное покрытие со временем начинает деградировать. Появляются микротрещины. В эти микротрещины попадает вода. Вода может быть не нейтральная, а иметь кислую или щелочную среду. Это уже позволит начаться процессу коррозии . Пускай пока в нано-объемах, но тем не менее. Это сопоставимо с ситуацией, описанной выше, но масштабы ещё более серьезные. Ведь под слой краски постоянно будут поступать новое исходные компоненты для реакции, а слой уже будет играть не полезную роль, а не давать выветриваться всему лишнему и усугублять процесс аналогично парнику.

Микротрещины, про которые мы сказали, при попадании влаги на морозе сыграют ещё более злую шутку . Замерзшая вода начнет увеличивать их размеры, а дальше пошло поехало.

Также и полимерное покрытие, коим и является краска на поверхности, имеет свойство стареть. В результате старения полимеров разрушается их структура. Изменение структуры может привести к тому, что на поверхности появляются открытые поры , а это прямой транспорт кислорода к очагу появления коррозии. Так металлическая деталь может зацвести даже если внешне окрашена просто идеально.

Случаи, когда штампуется откровенный брак , можно даже не рассматривать.

Например, если будут отклонения от химического состава сплава, из которого делают изделие, оно может оказаться более химически активным. Значит, и процесс коррозии там будет протекать во много раз быстрее. Такая же история и с обработкой. Например, если были ошибки при изготовлении металлического проката, то структура может оказаться неравновесной, что почти не скажется на механических свойствах, зато хорошенько скажется на химических. Это иногда отвечает на вопрос, почему абсолютно новая идеальная машина цветет как поле в мае. Виноваты исходные материалы сомнительного происхождения и нарушения в технологическом процессе.

Источник

«Современные машины ржавеют быстрее – следствие экономии». Почему возникает коррозия и как с ней бороться

Почему одни автомобили ржавеют быстрее, чем другие, и какая в этом роль владельцев? Можно ли остановить ржавчину или только притормозить процесс? И чего больше – вреда или пользы – может принести антикор? Давайте разбираться!

Срок службы автомобиля, как правило, определяется долговечностью его кузова – самой дорогой и сложной его детали. Согласитесь: все остальное (мотор, коробку, ходовую часть) можно отремонтировать или заменить. А вот если сквозная коррозия изрешетила весь кузов, его восстановительный ремонт может быть просто нецелесообразен. Есть и другой момент: «уставший» кузов означает существенное ухудшение пассивной безопасности. Вы же не хотите проверять это на себе?

Кузова дорогих современных автомобилей могут содержать самые разные металлы и их сплавы, тогда как недорогие массовые модели, как правило, имеют стальное «тело». Если уж алюминий окисляется, то железо и подавно, если оно ничем не защищено от окружающей среды и контактирует с кислородом и водой. Для этого не надо даже опускать голый металл в воду, достаточно, чтобы он какое-то время побыл на воздухе, в котором достаточно влаги. Несколько часов – и процесс пошел.

Казалось бы, давно существуют технологии надежной защиты металла от окисления. Но почему тогда и современные модели охотно ржавеют, порой даже быстрее, чем их предшественники? И как можно повлиять на этот процесс? Будем разбираться в этих вопросах вместе с Алексеем – автомобильным маляром с более чем 20-летним стажем.

Пробить защиту

«Свежие машины ржавеют снаружи – дают о себе знать водорастворимые краски и очень тонкое покрытие, что приводит к недостаточной стойкости к механическим воздействиям, – объясняет эксперт, – слой может составлять всего 90-100 микрон, и он легко повреждается в процессе эксплуатации. Вроде видимых сколов нет, но после 2-3 лет эксплуатации уже достаточно мелких повреждений ЛКП, через которые вода попадает внутрь, начинает контактировать с металлом, и появляются «жучки».

Наиболее уязвимые места – кромка капота, крышки (у рамки лобового стекла), арки задних колес. То есть те зоны, которые в первую очередь страдают от пескоструя. Сюда же следует отнести и пороги в области передних дверей. Особенно если за передними колесами по какой-то причине нет брызговиков.

Еще ржавчина любит появляться под молдингами и накладками, но только теми, что крепятся при помощи клипс и имеют определенную подвижность. В этом случае они или сами протирают краску, или же или это делает абарзив – песок и прочий мусор, попавший между молдингом и кузовом. Если же деталь намертво прихвачена к элементу при помощи клея, таких проблем обычно не возникает.

Отдельная тема – болты и саморезы, которые также провоцируют появление коррозии. Это может быть даже заводской крепеж, хотя чаще все-таки это уже чье-то творчество при установке тех же брызговиков, локеров и прочего дополнительного оборудования. Ирония в том, что их устанавливают именно для того, чтобы уберечь кузов от коррозии. Но если при этом высверливается отверстие, которое не обрабатывается защитным составом, отсюда часто и начинается «рыжая чума».

Не цинком, так хотя бы грунтом

Стоп, а разве не используются защитные слои под краской? Тот же цинк, например. Все верно. Мы же отлично помним «те самые» Volkswagen Golf с ZZZ в VIN (теперь-то уж всем известно, что эти буквы никакого отношения к оцинковке не имеют), а еще лучше – полностью оцинкованные кузова Audi, начиная с легендарной «бочки». Однако и сегодня достаточно моделей, в которых далеко не все кузовные элементы оцинкованные, и это одна из причин, почему разные автомобили по-разному противостоят коррозии.

С другой стороны, оцинковка тоже не панацея. Тонкий слой, защищающий металл, сам страдает под воздействием механических и химических воздействий. Пробить его может не только глубокая царапина, но и агрессивная химия, используемая при бесконтактных мойках, именно поэтому важно не передерживать на кузове «активную пену» более нескольких минут и тщательно смывать ее водой.

Если металл не оцинкован, то вся надежда (помимо ЛКП) на катафорезный грунт с тщательным соблюдением технологии и применением высококачественных материалов. На такую технологию перешли даже российские заводы (ВАЗ, УАЗ), так что и недорогие модели, по идее, должны иметь хотя бы такой минимальный уровень защиты. Но проблема опять же в том, что слой грунта тоже не всесилен против механических повреждений.

Такие нежные силовые элементы

Со стороны 5-7-летний автомобиль может выглядеть как новенький. Но стоит внимательно осмотреть его снизу, как глазам предстанет удручающая картина с ржавым днищем, лонжеронами, поперечинами. Что уж говорить про более старые экземпляры?

«Недавно делал Mazda 2010 года, там прогнил порог изнутри. Соль во внутренние полости все равно проникает, – объясняет Алексей. – Уязвимые места – это швы, кромки, завальцовки. Их стойкость зависит от того, насколько качественно они обработаны специальными средствами, герметиком или мастикой, насколько качественный использован металл, есть ли антикоррозийная обработка.

Это раньше на все днище наносили вспененный полиуретан – «антигравийное» покрытие. Но оно, во-первых, тяжелое, во-вторых, дорогое, а сейчас ведь экономят и на массе, и на себестоимости. В итоге такую мастику оставляют в самых уязвимых местах, но остальные части могут быть прикрыты лишь грунтом, возможно, какими-то дополнительными защитными составами, но обычно такой «брони», как раньше, уже не применяют – сейчас же не стоит задача, чтобы кузова хватало на 20 с лишним лет.

Внутренние полости? Они страдают от конденсата, который неизбежно появляется при перепадах температур. На улице -20°С, затем автомобиль пока ездит прогревается – в дверях, лонжеронах, порогах возникает конденсат. Вода еще задерживается из-за того, что не работает дренаж – забиваются отверстия, не работают как надо специальные пробки. Даже у довольно свежих машин порой, когда качаешь дверь, внутри бултыхает вода. Вынимаешь пробку – сливается литр-полтора легко. Чего же удивляться, что внутри со временем тоже появляется коррозия?

Конечно, многое от климатических и прочих внешних условий зависит. В тех странах, где климат мягче, где соли столько нет, даже гниющие в наших краях машины вроде Opel Astra A еще в очень бодром состоянии встречаются. Как-то менял на Touran капот, он был весь в точечной ржавчине. Купили б/у крышку в Германии. Она точно так же вся в сколах, но ни одного жучка! То есть там, где климат получше, где дороги такой ядреной химией не посыпают, кузов живет. А в РБ любая машина от наших солей страдает».

Лечить или калечить

Часто проблемы с коррозией начинаются после кузовного ремонта. Или продолжаются после очередного раунда борьбы с оной. Надо полагать, все дело в нарушении технологии? «Разумеется, – говорит Алексей, – будь то восстановление элемента с поврежденным в аварии ЛКП или борьба со ржавчиной – в любом случае исполнитель имеет дело с окислившимся металлом. Значит, первая задача – очаг коррозии устранить. Обычно это делается механическим способом при помощи абразивных материалов (пескоструй, шлифмашинка, наждачка и т.д.).

В данном случае важно очистить металл от коррозии, тщательно все зачистить, подготовить. Одна из ошибок заключается в том, что ржавчина может оставаться где-то на поверхности, в раковинах, и после покраски процесс просто продолжается. Вторая ошибка – в том, что очищенный металл остается оголенным, что провоцирует начало процесса коррозии. Поэтому есть правило: зачистил, обезжирил – наноси сразу грунт. Лично я кладу сначала кислотный грунт, затем – двухкомпонентный, затем – лакокрасочный слой.

Коррозию можно удалять и химическим способом, с помощью преобразователя ржавчины, который в своем составе имеет ортофосфорную или соляную кислоту. Последнюю обязательно надо гасить водно-содовым раствором. Кислота образует оксидную пленку, которая и защищает металл от дальнейшего окисления. Но здесь также важно соблюдать технологию и не экономить на качестве материала.

Отдельного упоминания требует шпаклевка. Некоторые мастера наносят ее сразу на голый металл, а это ошибка. Шпаклевка легко впитывает влагу. Если повреждается ЛКП, это быстро приводит к развитию коррозии. Поэтому сначала кладется грунт, только затем – шпаклевка. Если она вообще нужна. Но это дело для отдельного разговора».

Антикор поможет?

«Если на рыхлую ржу нанести битумный состав, это не решение проблемы, лучше тогда вообще ничего не делать, ведь коррозионный процесс не будет остановлен, он продолжится под этим «антикором». Если элемент ржавый, его необходимо очищать, готовить, грунтовать, только затем обрабатывать. Скажем, днище пескоструится, зачищается, после этого наносится грунт, если надо, краска, только затем идет обработка составом.

Вообще, выбор состава – это вопрос крайне важный, ведь есть более жидкие для скрытых полостей, загущенные на основе МЛ-масел для того же днища, есть битумные. То есть выбор и применение зависят от целей и условий.

Если говорить о скрытых полостях, то лично я предпочитаю получать к ним максимальный доступ, если это возможно, а не отделываться просверливанием технологических отверстий, как это иногда практикуется. Тут поясню. Одно дело, если серьезные компании вроде Dinitrol разработали целую технологию, которой предусмотрено, что просверленные отверстия обрабатываются дополнительными составами, закрываются специальными заглушками и т.д.

И совсем другое дело, когда кто-то сверлит направо и налево просто потому, что так быстрее или лень возиться с разборкой той же двери, снимать бампер, чтобы добраться до лонжерона, и все в таком духе. Главное, это высверленное отверстие остается как есть. И происходит та же история, что и с самостоятельным крепежом: на пустом месте провоцируется очаг коррозии.

Также вопрос в том, как вообще обрабатывается такая скрытая полость. Часто я вижу, что состав попадает только в одно место, а все вокруг остается необработанным. Куда достала струя, туда достала. Так что, на мой взгляд, лучше все-таки разбирать и получать нормальный доступ к обрабатываемым поверхностям. Да, это дольше, приходится с пластиковыми клипсами возиться, зато результат хороший».

Так что же делать?

Про антикор сказали, он будет полезен, но только в случае правильного выбора материалов и соблюдения технологии. Также не будет лишним защитить от пескоструя наиболее уязвимые места кузова (напомним, это кромка капота, крыши, задние арки) пленкой. И обязательно оснастить брызговиками передние арки. Также не помешает установка локеров, если их нет. Главное, не ставить их на саморезы!

Что дальше? Откажитесь от механических моек в пользу бесконтактных, но отдавайте предпочтение тем, где персонал соблюдает технологию. Или мойте машину сами на станциях самообслуживания. А еще следите за состоянием ЛКП и не запускайте сколы и глубокие царапины.Если же потребуется кузовной или малярный ремонт, отдавайте машину в руки специалистам, которым доверяете и которые действительно дорожат своей репутацией. В противном случае перекраска каждый год (по весне) может стать реальностью.

Не спасли? Кузовные детали в базе Автобизнеса

Источник