Чому титан не рятує сталь від корозії: дослідники з Tohoku University знайшли причину
Вчені з’ясували, що дрібні включення (Mn,Ti)S у нержавкій сталі з титаном стають точками, де починається пітингова корозія, попри загальне підвищення стійкості матеріалу.
Дослідники з Tohoku University з’ясували, чому додавання титану до нержавкої сталі не повністю запобігає пітингової корозії. Виявилося, що включення (Mn,Ti)S, які утворюються в такій сталі, стають точками, з яких починається руйнування металу. Результати роботи опублікував журнал npj Materials Degradation.
Нержавка сталь цінується за стійкість до корозії, але в середовищах із хлоридами, наприклад у морській воді, на ній можуть з’являтися точкові пошкодження. Зазвичай вони зароджуються на крихітних включеннях у структурі металу. Титан додають, щоб перетворити легкорозчинний сульфід марганцю (MnS) на стабільніші титановмісні сульфіди, але проблема не зникає повністю.
Команда виготовила модельні зразки феритної нержавкої сталі Fe-16%Cr (тип 430) із чотирма типами включень: MnS, (Mn,Ti)S, TiS₂ та нітрид титану (TiN). Мікроелектрохімічні вимірювання показали, що MnS розчиняється найлегше, далі йдуть (Mn,Ti)S і TiS₂, а TiN не розчиняється взагалі. Хоча титановмісні включення загалом стабільніші за MnS, (Mn,Ti)S виявився вразливішим за інші сполуки з титаном.
«Ми були дуже задоволені, коли побачили, що поведінка справжньої сталі з титаном збіглася з тим, що ми спостерігали на модельних зразках», пояснив Масаші Нішімото з Tohoku University. Потенціал, за якого починалася корозія на реальному металі, збігався з діапазоном розчинення (Mn,Ti)S у моделях. Аналіз місць зародження пітингів виявив там концентрацію марганцю та сірки, а це вказує на включення (Mn,Ti)S як на пускові точки корозії.
Отримані дані підказують: щоб підвищити корозійну стійкість сталі з титаном, варто контролювати склад сульфідних включень. Наступним кроком дослідники планують вивчити вплив кальцію, який часто додають разом із титаном під час виробництва нержавкої сталі.
Джерела
- Phys.org: Tests reveal why titanium additions do not fully prevent pitting corrosion in stainless steel
Фото: Edward Jenner, Pexels (Pexels License)