Нержавеющую сталь считают прочным и долговечным материалом, но даже она может покрываться коррозионными язвами. Особенно уязвим металл в среде с хлоридами — например, в соленом морском тумане. Исследователи из Университета Тохоку выяснили, почему добавление титана не всегда защищает сплав от разрушения.
Титан не всегда нейтрализует опасные включения
Причина кроется в микроскопических частицах внутри стали — включениях. Марганец и сера могут образовывать сульфид марганца (MnS), который быстро растворяется при контакте с агрессивной средой. Этот процесс запускает точечную коррозию.
Титан добавляют в сплав, чтобы связывать вредные примеси и формировать более устойчивые соединения. Однако команда под руководством Масаси Нисимото обнаружила: защитный эффект зависит от состава включений. Чтобы изучить их свойства, ученые создали модельные образцы ферритной стали с 16% хрома и точно контролируемыми частицами.
Смешанные сульфиды оказались уязвимыми
Исследователи сравнили четыре типа включений: MnS, смешанные сульфиды марганца и титана, сульфид титана и нитрид титана. Наиболее устойчивым оказался нитрид титана, а быстрее всего растворялся чистый MnS. Но неожиданным слабым звеном стали смешанные сульфиды марганца и титана: они оказались менее стабильными, чем сульфид титана.
Электрохимические испытания показали, что образование коррозионных язв совпадает по времени с растворением смешанных включений. Вокруг поврежденных участков обнаружили марганец и серу. Это указывает на то, что часть опасных соединений сохраняется даже в стали с добавлением титана.
Результаты исследования опубликованы в журнале npj Materials Degradation. Авторы считают, что для повышения стойкости сплава необходим точный контроль его состава при выплавке. Следующим этапом ученые планируют изучить, как на сульфидные включения влияет кальций, который также применяют при производстве нержавеющей стали.
