Rugina este o amenințare constantă pentru fierul din jurul nostru, care se oxidează ușor atât în aer, cât și în apă. Chiar și oțelul – un aliaj dur de fier cu urme de carbon – ruginește ușor, ceea ce înseamnă că oxidarea dăunează oțelului din clădiri, mașini și aparate.
Dar, după cum sugerează și numele, oțelul inoxidabil nu pare să ruginească. Deci care este secretul lui?
Mai simplu spus, chimia oțelului inoxidabil împiedică oxigenul din aer și mediu să ajungă la fierul din oțel, prevenind reacția dăunătoare de oxidare.
Oțelul obișnuit ruginește atunci când fierul reacționează chimic cu oxigenul pentru a forma oxid de fier. Deși, în general, rugina nu este dăunătoare pentru oameni, poate coroda drastic fierul și îl poate face nesigur și urât.
Înrudit: De ce scârțâie metalul?
Oțelul obișnuit este un aliaj de 99% fier și între aproximativ 0,2% și 1% carbon, în timp ce oțelul inoxidabil conține de obicei între 62% și 75% fier, până la 1% carbon și mai mult de 10,5% crom. Oțelul inoxidabil conține, de obicei, câteva procente de nichel, ceea ce îl poate face atât mai dur, cât și mai ușor de lucrat.
Cromul este cheia rezistenței la rugină a oțelului inoxidabil, specialist în materiale Tim Collinssecretarul general al Worldstainless, o organizație nonprofit din Belgia, aliată cu grupul industriei World Steel Association, a declarat pentru Live Science.
Cromul reacționează cu oxigenul din mediul înconjurător – de obicei în aer, dar și sub apă – pentru a crea un „strat pasiv” de oxid de crom (Cr2O3) pe suprafața metalului. Acest strat împiedică oxigenul să ajungă la fier în oțel pentru a crea rugină, a explicat Collins.
Stratul pasiv de pe oțel inoxidabil are o grosime de doar câțiva nanometri și, prin urmare, este invizibil, a spus el. Stratul de oxid de crom se poate autovindeca, de asemenea, dacă este deteriorat; este inert, ceea ce înseamnă că nu reacționează chimic cu alte substanțe; și nu se scurge dincolo de suprafața metalului, ceea ce face ca oțelul inoxidabil să fie potrivit pentru producția de alimente, operații și alte aplicații, a adăugat Collins.
Descoperire accidentală
Oțelul inoxidabil modern a fost dezvoltat în 1912 de metalurgistul englez Harry Brearley, care studia aliajele de oțel pentru a preveni coroziunea în țevile armelor.
Brearley a creat un aliaj din fier, carbon, crom și nichel. Dar nu era potrivit pentru țeava de armă, așa că a aruncat-o în curtea lui, a spus Collins. Câteva săptămâni mai târziu, Brearley a observat că aliajul strălucitor din curtea lui nu a ruginit – așa că a dezvoltat materialul și l-a introdus lumii în 1915.
Collins a spus că oțelul inoxidabil rezistent la rugină reprezintă acum aproximativ 4% din oțelul folosit la nivel mondial în fiecare an – aproape 2 miliarde de tone.
Dar oțelul inoxidabil este complex și costisitor de făcut – de obicei între trei și cinci ori costul de producție al oțelului obișnuit – și includerea unor elemente metalice speciale în aliaje (cum ar fi molibdenul pentru aplicații subacvatice) îl poate face și mai scump.
Ca urmare, majoritatea aplicațiilor care au nevoie de oțel folosesc oțel obișnuit sau carbon, fie în condițiile în care nu ruginește, fie unde este protejat de un strat exterior de vopsea sau de un alt strat de acoperire.
Cu toate acestea, oțelul inoxidabil este folosit acum pentru mai multe aplicații ca niciodată, a spus Collins, inclusiv în producția de alimente și siguranța alimentelor.
om de știință în domeniul alimentației de la Universitatea Johns Hopkins Kantha Shelke a declarat pentru Live Science că oțelul inoxidabil are multe avantaje față de alternative: este rezistent la coroziune din cauza acizilor alimentari și a substanțelor chimice de curățare – spre deosebire de aluminiu și cupru – și nu contaminează și nu contaminează niciun aliment pe care îl atinge.
Oțelul inoxidabil este, de asemenea, durabil, mai puternic decât aluminiul și igienic, având o suprafață neporoasă, care poate fi ușor curățată și igienizată, a scris ea într-un e-mail.