De ce oțelul inoxidabil cu titan nu este imun la coroziunea prin pitting
Oțelul inoxidabil este folosit pe scară largă pentru rezistența sa la coroziune, însă nu este invulnerabil. În medii care conțin ioni de clorură, precum apa de mare, poate apărea coroziunea prin pitting, iar aceste gropițe se formează adesea la nivelul unor particule minuscule numite incluziuni, încorporate în oțel. Titanul este adăugat frecvent în oțelul inoxidabil pentru a îmbunătăți rezistența la acest tip de coroziune, prin transformarea sulfurei de mangan ușor solubile în sulfuri care conțin titan și sunt mai stabile. Cu toate acestea, adăugarea de titan nu împiedică complet apariția pittingului, iar proprietățile electrochimice ale diferitelor incluziuni formate în oțelul cu titan și modul în care acestea pot declanșa coroziunea au rămas neclare.
Specimene-model pentru studierea incluziunilor
Un studiu recent realizat de cercetători de la Universitatea Tohoku a adus noi clarificări în această problemă complexă. Echipa a analizat un oțel inoxidabil feritic, un aliaj Fe-16%Cr (tip 430), și a pregătit specimene-model în care compoziția incluziunilor a fost controlată sistematic. Această abordare le-a permis să depășească o dificultate experimentală majoră: incluziunile din oțelurile inoxidabile comerciale au doar câțiva micrometri, ceea ce face dificilă analiza proprietăților electrochimice ale fiecărei incluziuni în parte. Rezultatele ar putea contribui la proiectarea unor oțeluri inoxidabile mai rezistente, folosite în electrocasnice, instrumente chirurgicale și piese auto. Studiul a fost publicat în revista npj Materials Degradation.
Tipuri de incluziuni cu rezistență diferită la dizolvare
Folosind măsurători electrochimice la scară micrometrică, cercetătorii au comparat patru tipuri de incluziuni: MnS, (Mn,Ti)S, TiS₂ și nitrura de titan (TiN). Au constatat că MnS se dizolvă cel mai ușor, urmată de (Mn,Ti)S și TiS₂, în timp ce TiN nu s-a dizolvat în condițiile examinate. Deși incluziunile care conțin titan s-au dovedit în general mai stabile decât MnS, (Mn,Ti)S s-a dizolvat mai ușor decât celelalte incluziuni cu titan. Rezultatele arată astfel că compoziția incluziunilor joacă un rol important în stabilitatea lor electrochimică.
Sulfuri reziduale care pot declanșa pittingul
Potrivit lui Masashi Nishimoto de la Universitatea Tohoku, deoarece gropile formate în oțelul inoxidabil comercial sunt extrem de mici și greu de analizat, cercetătorii au pornit de la un specimen-model cu un nivel mai ridicat de control. El a precizat că echipa a fost foarte mulțumită să constate că, analizând comportamentul oțelului inoxidabil real cu titan, rezultatele au corespuns celor observate pe specimenele-model.
Potentialul la care a apărut pittingul a corespuns intervalului de potential în care (Mn,Ti)S s-a dizolvat în specimenele-model. Analiza detaliată a locurilor de inițiere a gropilor a arătat, de asemenea, că pittingul s-a format la incluziunile cu titan, cu mangan și sulf concentrate în jurul zonelor de inițiere. Împreună, aceste rezultate indică faptul că mici cantități de incluziuni (Mn,Ti)S pot acționa ca situri de inițiere pentru coroziunea prin pitting în oțelul inoxidabil cu titan.
Direcții viitoare de cercetare
Constatările subliniază importanța controlării compoziției incluziunilor de sulfură pentru îmbunătățirea în continuare a rezistenței la coroziune a oțelului inoxidabil cu titan. Ca pas următor, cercetătorii intenționează să investigheze efectele calciului, care este adesea adăugat împreună cu titanul în producția de oțel inoxidabil, cu scopul de a îmbunătăți și mai mult rezistența la coroziunea prin pitting a acestui tip de oțel.
