สแตนเลสมีอะไรพิเศษ?

สแตนเลสแทบจะป้องกันสนิมได้เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีที่สร้างชั้นป้องกันบนพื้นผิว ป้องกันไม่ให้ออกซิเจนสัมผัสกับเหล็ก

เหล็กมักเกิดสนิมเมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ทำให้เกิดเหล็กออกไซด์ซึ่งสามารถกัดกร่อนเหล็ก และทำให้วัสดุมีความปลอดภัยน้อยลงและดูไม่สวยงาม องค์ประกอบทางเคมีของสเตนเลสช่วยป้องกันไม่ให้ออกซิเจนในอากาศและสิ่งแวดล้อมสัมผัสกับเหล็กในเหล็ก จึงช่วยป้องกันปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เป็นอันตรายได้

โดยทั่วไปสแตนเลสจะมีเหล็กประมาณ 62 - 75% คาร์บอน 1% โครเมียมมากกว่า 10.5% และนิกเกิลอีกไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ซึ่งทำให้วัสดุมีความทนทานและแปรรูปง่ายกว่า ในขณะเดียวกัน เหล็กกล้ามักจะเป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยเหล็ก 99% และคาร์บอนประมาณ 0.2 - 1%

ตามที่นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุอย่าง Tim Collins และเลขาธิการของ Worldstainless องค์กรไม่แสวงหากำไรของเบลเยียมที่ร่วมมือกับ World Steel Association ได้กล่าวไว้ว่าโครเมียมมีบทบาทสำคัญในการช่วยให้สเตนเลสต้านทานสนิมได้

โครเมียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในสิ่งแวดล้อม ทั้งในอากาศและใต้น้ำ ทำให้เกิดชั้นโครเมียมออกไซด์ (Cr2O3) แบบพาสซีฟบนพื้นผิวโลหะ ป้องกันไม่ให้ออกซิเจนสัมผัสกับเหล็กในเหล็กกล้าและทำให้เกิดสนิม

ชั้นโครเมียมออกไซด์บนสแตนเลสมีความหนาเพียงไม่กี่นาโนเมตร มองไม่เห็น และมีคุณสมบัติซ่อมแซมตัวเองได้หากได้รับความเสียหาย เป็นสารเฉื่อย ไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับสารประกอบอื่น และไม่หลุดออก คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้สเตนเลสเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตอาหาร การผ่าตัด และการใช้งานอื่นๆ มากมาย

เหล็กกล้าไร้สนิมได้รับการพัฒนาโดย Harry Brearle นักโลหะวิทยาชาวอังกฤษในปี พ.ศ. 2455 ในระหว่างการวิจัยโลหะผสมเหล็กเพื่อป้องกันการกัดกร่อนในลำกล้องปืน Brearley ได้สร้างโลหะผสมของเหล็ก คาร์บอน โครเมียม และนิกเกิล แต่เขาโยนมันทิ้งออกไปที่หลังบ้านของเขาเพราะมันไม่เหมาะสำหรับลำกล้องปืน หลังจากผ่านไปไม่กี่สัปดาห์ เขาสังเกตเห็นว่าโลหะผสมในสนามไม่เป็นสนิม จึงนำไปใช้พัฒนาวัสดุดังกล่าว และเปิดตัวผลิตภัณฑ์ในปี 1915

การผลิตสแตนเลสมีความซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับส่วนประกอบโลหะพิเศษในโลหะผสม (เช่น โมลิบดีนัมสำหรับการใช้งานใต้น้ำ) ดังนั้นต้นทุนการผลิตจึงสูงกว่าเหล็กกล้าทั่วไป 3 - 5 เท่า ดังนั้นในปัจจุบันการใช้งานที่ต้องใช้เหล็กส่วนใหญ่จึงมักใช้เหล็กกล้าธรรมดาหรือเหล็กกล้าคาร์บอน