Pod pojęciem korozji rozumie się niszczenie metali pod wpływem chemicznej lub elektrochemicznej reakcji z otaczającym środowiskiem. Natomiast niszczenie metali pod wpływem zjawisk fizycznych określa się jako erozję lub zużycie ścierne bądź cierne. W niektórych przypadkach występują równocześnie zjawiska fizyczne i oddziaływanie chemiczne i wówczas używa się pojęć: korozja-erozja, zużycie korozyjne lub korozja cierna. Proces korozji jest wynikiem dążenia metali do przejścia w naturalny dla nich stan utleniony.
Szybkość niszczenia korozyjnego zależy zarówno od stopnia agresywności środowiska jak i od rodzaju metalu lub stopu. Metale szlachetne, w tym złoto i platyna mają bardzo dużą odporność na korozję i to nawet w bardzo silnych środowiskach korozyjnie agresywnych, np. w kwasach. Inna grupa metali, do których należy chrom i glin, charakteryzuje się podwyższoną odpornością korozyjną w niektórych środowiskach o umiarkowanej agresywności. Natomiast żelazo wykorzystywane najczęściej w postaci stali), charakteryzuje się niewielką odpornością na działanie korozji, nawet w powietrzu.
Różne zachowanie korozyjne metali i stopów związane jest z tworzeniem się na powierzchni wyrobów metalowych bardzo cienkiej, niewidocznej warstewki, która chroni metal przed korozją. Zjawisko to zostało nazwane pasywacją powierzchni metalu, a stan w jakim znajduje się ten metal - stanem pasywnym.
Szczególnie dużą skłonność do pasywacji wykazują chrom i nikiel, co uzasadnia stosowanie tych metali jako głównych dodatków stopowych do stali nierdzewnych. Już przy zawartości 12-18 % chromu sal wykazuje zdolność do pasywacji prawie taką samą jak czysty chrom. Dodanie do stali niklu, zwłaszcza przy równoczesnej obecności molibdenu, krzemu i miedzi sprawia, że stale nierdzewne zawierające te pierwiastki mają bardzo dobrą odporność na korozję również w środowiskach nieutleniających. Warstwa ochronna może ulegać uszkodzeniom na skutek oddziaływań mechanicznych lub chemicznych i dlatego aby chroniła skutecznie metal, musi mieć zdolność do odnawiania się (regeneracji) w danym środowisku.
Stale odporne na działanie korozji tym różnią się od zwykłych stali węglowych, że do ich spasywowania w zasadzie nie potrzeba żadnych specjalnych zabiegów, jakie są np. wymagane do pasywacji stali węglowej (konieczność użycia stężonego HNO3). Pasywacja, czyli przejście metalu w stan pasywny, zaznacza się zmianą potencjału elektrochemicznego na bardziej dodatni. Zmiana ta nie zachodzi stopniowo ze wzrostem zawartości chromu, lecz skokowo przy około 13 % Cr (minimum 10,5% Cr)1. Stopy zawierające ponad 13 % Cr zachowują się jak metale szlachetne, tzn. mają dodatni potencjał i nie korodują w powietrzu, wodzie, niektórych kwasach, solach i zasadach. Wprowadzenie do stali około 13 % Cr czyni ją nierdzewną głównie w ośrodkach utleniających, słabo natomiast w redukujących.
Grubość pasywnej warstewki tlenków, tworzącej się na stalach nierdzewnych najczęściej waha się w przedziale 10-100. Warstewka pasywna na stopach chromowych, składająca się głównie z tlenków żelaza zawiera też metaliczny chrom. W stali austenitycznej typu 18 % Cr - 8 % Ni największą odporność na korozję zaobserwowano przy grubości warstewki tlenkowej w granicach 30-50, przy czym warstewka ta jest bezpostaciowa.
Odpornośc korozjyjna stali odpornych na korozję jest przede wszystkim uzależniona od składu stopowego stali, ponadto od jej powierzchni i stanu jej struktury. Z tego względu dla odporności na korozję istotnym jest dobór właściwego gatunku stali w odpowiednim stanie obróbki cieplnej i z prawidłowo obrobioną powierzchnią.
Ważny jest skład chemiczny, a zwłaszcza zawartości chromu, niklu, węgla, molibdenu, miedzi, manganu, azotu, tytanu, niobu i tantalu. Podstawowym pierwiastkiem stali odpornych na korozję jest chrom. Wprowadzony do stali w ilości większej od 13% powoduje skokową zmianę potencjału elektrochemicznego z -0,6V do +0,2 V. Wynika stąd, że odporność na korozję występuje dopiero przy zawartości powyżej 13% chromu. Stale chromowe są odporne na korozję w środowiskach utleniających np. kwasu azotowego, nie są one natomiast odporne na działanie środowisk redukujących np. kwasu solnego czy siarkowego. Przy temperaturach wysokich minimalna zawartość chromu zapewniająca odporność na korozję wzrasta do 20%.
Drugim oprócz chromu najważniejszym składnikiem stopowym stali odpornych na korozję jest nikiel, który podwyższa odporność stali na działanie wielu środowisk korozyjnych, a zwłaszcza kwasu siarkowego, roztworów obojętnych chlorków ( woda morska) itp. Stale zawierające nikiel nie są odporne na działanie gazów zawierających związki siarki przy podwyższonych temperaturach z uwagi na powstawanie siarczku niklu. Węgiel natomiast pogarsza odporność na korozję. Stal ulega silnemu obniżeniu odporności na korozję jeżeli węgiel występuje w niej w postaci węglików.
Struktura stali. W stalach odpornych na korozję występują struktury: ferrytyczna, austenityczna i martenzytyczna. Stale te mogą mieć strukturę jednofazową np.ferrytyczną lub dwufazową np. ferrytyczno-austenityczną. Faza jest to część stopu o jednakowych w całej swej masie własnościach fizycznych i o tym samym składzie chemicznym. Najwyższą odporność na korozję wykazują stale austenityczne potem ferytyczne, a najniższą martenzytyczne. Większą odporność na korozję mają struktury jednofazowe. Większą odporność struktur jednofazowych należy przepisywać znacznie korzystniejszym warunkom do powstawania stanu pasywnego oraz do utrzymania jego trwałości i ciągłości.
Prawdopodobieństwo powstania ogniw lokalnych w stali o strukturze jednofazowej jest bardzo małe. Pojawienie się w stalach jednofazowych dodatkowych składników w strukturze prowadzi zawsze do zmniejszenia odporności korozyjnej.
Stan powierzchni. Stale o powierzchni gładkiej są zawsze bardziej odporne na korozję od stali o znacznej chropowatości. Odporność stali na korozję jest związana ze zdolnością stali do pasywacji. Pod nazwą pasywacji rozumiemy zwiększenia odporności metalu na korozję przez utlenienie jego powierzchni. Przyjmuje się ,że na powierzchni pasywnego metalu istnieje szczelna i silnie przylegająca warstewka tlenków, która chroni metal przed oddziaływaniem otaczającego środowiska.
Szybkość niszczenia korozyjnego zależy zarówno od stopnia agresywności środowiska jak i od rodzaju metalu lub stopu. Metale szlachetne, w tym złoto i platyna mają bardzo dużą odporność na korozję i to nawet w bardzo silnych środowiskach korozyjnie agresywnych, np. w kwasach. Inna grupa metali, do których należy chrom i glin, charakteryzuje się podwyższoną odpornością korozyjną w niektórych środowiskach o umiarkowanej agresywności. Natomiast żelazo wykorzystywane najczęściej w postaci stali), charakteryzuje się niewielką odpornością na działanie korozji, nawet w powietrzu.
Różne zachowanie korozyjne metali i stopów związane jest z tworzeniem się na powierzchni wyrobów metalowych bardzo cienkiej, niewidocznej warstewki, która chroni metal przed korozją. Zjawisko to zostało nazwane pasywacją powierzchni metalu, a stan w jakim znajduje się ten metal - stanem pasywnym.
Szczególnie dużą skłonność do pasywacji wykazują chrom i nikiel, co uzasadnia stosowanie tych metali jako głównych dodatków stopowych do stali nierdzewnych. Już przy zawartości 12-18 % chromu sal wykazuje zdolność do pasywacji prawie taką samą jak czysty chrom. Dodanie do stali niklu, zwłaszcza przy równoczesnej obecności molibdenu, krzemu i miedzi sprawia, że stale nierdzewne zawierające te pierwiastki mają bardzo dobrą odporność na korozję również w środowiskach nieutleniających. Warstwa ochronna może ulegać uszkodzeniom na skutek oddziaływań mechanicznych lub chemicznych i dlatego aby chroniła skutecznie metal, musi mieć zdolność do odnawiania się (regeneracji) w danym środowisku.
Stale odporne na działanie korozji tym różnią się od zwykłych stali węglowych, że do ich spasywowania w zasadzie nie potrzeba żadnych specjalnych zabiegów, jakie są np. wymagane do pasywacji stali węglowej (konieczność użycia stężonego HNO3). Pasywacja, czyli przejście metalu w stan pasywny, zaznacza się zmianą potencjału elektrochemicznego na bardziej dodatni. Zmiana ta nie zachodzi stopniowo ze wzrostem zawartości chromu, lecz skokowo przy około 13 % Cr (minimum 10,5% Cr)1. Stopy zawierające ponad 13 % Cr zachowują się jak metale szlachetne, tzn. mają dodatni potencjał i nie korodują w powietrzu, wodzie, niektórych kwasach, solach i zasadach. Wprowadzenie do stali około 13 % Cr czyni ją nierdzewną głównie w ośrodkach utleniających, słabo natomiast w redukujących.
Grubość pasywnej warstewki tlenków, tworzącej się na stalach nierdzewnych najczęściej waha się w przedziale 10-100. Warstewka pasywna na stopach chromowych, składająca się głównie z tlenków żelaza zawiera też metaliczny chrom. W stali austenitycznej typu 18 % Cr - 8 % Ni największą odporność na korozję zaobserwowano przy grubości warstewki tlenkowej w granicach 30-50, przy czym warstewka ta jest bezpostaciowa.
Odpornośc korozjyjna stali odpornych na korozję jest przede wszystkim uzależniona od składu stopowego stali, ponadto od jej powierzchni i stanu jej struktury. Z tego względu dla odporności na korozję istotnym jest dobór właściwego gatunku stali w odpowiednim stanie obróbki cieplnej i z prawidłowo obrobioną powierzchnią.
Ważny jest skład chemiczny, a zwłaszcza zawartości chromu, niklu, węgla, molibdenu, miedzi, manganu, azotu, tytanu, niobu i tantalu. Podstawowym pierwiastkiem stali odpornych na korozję jest chrom. Wprowadzony do stali w ilości większej od 13% powoduje skokową zmianę potencjału elektrochemicznego z -0,6V do +0,2 V. Wynika stąd, że odporność na korozję występuje dopiero przy zawartości powyżej 13% chromu. Stale chromowe są odporne na korozję w środowiskach utleniających np. kwasu azotowego, nie są one natomiast odporne na działanie środowisk redukujących np. kwasu solnego czy siarkowego. Przy temperaturach wysokich minimalna zawartość chromu zapewniająca odporność na korozję wzrasta do 20%.
Drugim oprócz chromu najważniejszym składnikiem stopowym stali odpornych na korozję jest nikiel, który podwyższa odporność stali na działanie wielu środowisk korozyjnych, a zwłaszcza kwasu siarkowego, roztworów obojętnych chlorków ( woda morska) itp. Stale zawierające nikiel nie są odporne na działanie gazów zawierających związki siarki przy podwyższonych temperaturach z uwagi na powstawanie siarczku niklu. Węgiel natomiast pogarsza odporność na korozję. Stal ulega silnemu obniżeniu odporności na korozję jeżeli węgiel występuje w niej w postaci węglików.
Struktura stali. W stalach odpornych na korozję występują struktury: ferrytyczna, austenityczna i martenzytyczna. Stale te mogą mieć strukturę jednofazową np.ferrytyczną lub dwufazową np. ferrytyczno-austenityczną. Faza jest to część stopu o jednakowych w całej swej masie własnościach fizycznych i o tym samym składzie chemicznym. Najwyższą odporność na korozję wykazują stale austenityczne potem ferytyczne, a najniższą martenzytyczne. Większą odporność na korozję mają struktury jednofazowe. Większą odporność struktur jednofazowych należy przepisywać znacznie korzystniejszym warunkom do powstawania stanu pasywnego oraz do utrzymania jego trwałości i ciągłości.
Prawdopodobieństwo powstania ogniw lokalnych w stali o strukturze jednofazowej jest bardzo małe. Pojawienie się w stalach jednofazowych dodatkowych składników w strukturze prowadzi zawsze do zmniejszenia odporności korozyjnej.
Stan powierzchni. Stale o powierzchni gładkiej są zawsze bardziej odporne na korozję od stali o znacznej chropowatości. Odporność stali na korozję jest związana ze zdolnością stali do pasywacji. Pod nazwą pasywacji rozumiemy zwiększenia odporności metalu na korozję przez utlenienie jego powierzchni. Przyjmuje się ,że na powierzchni pasywnego metalu istnieje szczelna i silnie przylegająca warstewka tlenków, która chroni metal przed oddziaływaniem otaczającego środowiska.
