ما هو المميز في الفولاذ المقاوم للصدأ؟

يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومًا للصدأ تقريبًا بفضل تركيبته الكيميائية التي تخلق طبقة واقية على سطحه، مما يمنع الأكسجين من ملامسة الحديد.

غالبًا ما يصدأ الفولاذ عندما يتفاعل الحديد مع الأكسجين، مما يؤدي إلى تكوين أكسيد الحديد، والذي يمكن أن يؤدي إلى تآكل الحديد مما يجعل المادة أقل أمانًا وأقل جمالًا. يمنع التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ الأكسجين الموجود في الهواء والبيئة من ملامسة الحديد الموجود في الفولاذ، مما يساعد على منع تفاعلات الأكسدة الضارة.

يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ عادة على حوالي 62 - 75% من الحديد، و1% من الكربون، وأكثر من 10.5% من الكروم، وبضعة في المائة من النيكل، مما يجعل المادة أكثر متانة وأسهل في المعالجة. في حين أن الفولاذ عادة ما يكون عبارة عن سبيكة تحتوي على 99% من الحديد وحوالي 0.2 - 1% من الكربون.

وبحسب عالم المواد تيم كولينز، الأمين العام لمنظمة Worldstainless، وهي منظمة بلجيكية غير ربحية تتعاون مع رابطة الصلب العالمية، فإن الكروم يلعب دورًا رئيسيًا في مساعدة الفولاذ المقاوم للصدأ على مقاومة الصدأ.

يتفاعل الكروم مع الأكسجين في البيئة، سواء في الهواء أو تحت الماء، مما يخلق طبقة سلبية من أكسيد الكروم (Cr2O3) على سطح المعدن، مما يمنع الأكسجين من ملامسة الحديد في الفولاذ وتكوين الصدأ.

تبلغ طبقة أكسيد الكروم الموجودة على الفولاذ المقاوم للصدأ بضعة نانومتر فقط، وهي غير مرئية، ولديها القدرة على الشفاء الذاتي في حالة تلفها. فهو خامل، لا يتفاعل كيميائياً مع المركبات الأخرى ولا يتسرب. هذه الخصائص تجعل الفولاذ المقاوم للصدأ مناسبًا جدًا لتصنيع الأغذية والجراحة والعديد من التطبيقات الأخرى.

تم تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ من قبل عالم المعادن البريطاني هاري برييرل في عام 1912 أثناء البحث في سبائك الفولاذ لمنع التآكل في براميل البنادق. قام برييرلي بصنع سبيكة من الحديد والكربون والكروم والنيكل، ولكنه رماها خارج منزله لأنها لم تكن مناسبة لبراميل البنادق. وبعد بضعة أسابيع، رأى أن السبائك الموجودة في الفناء لم تصدأ، فاستخدمها لتطوير المادة وقدم المنتج في عام 1915.

يعد إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ معقدًا ويتضمن مكونات معدنية خاصة في السبائك (مثل الموليبدينوم للتطبيقات تحت الماء)، وبالتالي فإن تكلفة الإنتاج أعلى من الفولاذ العادي بنحو 3 إلى 5 مرات. ولذلك، فإن معظم التطبيقات التي تتطلب الفولاذ اليوم تستخدم الفولاذ العادي أو الفولاذ الكربوني.