Почему нержавеющая сталь покрывается язвами: роль титансодержащих включений

Нержавеющая сталь может разрушаться в среде с хлоридами, например в соленом морском тумане: на поверхности возникают небольшие очаги точечной коррозии. Исследование ученых из Университета Тохоку показало, что добавление титана не всегда предотвращает этот процесс — значение имеет состав микроскопических включений в металле. В стали марганец и сера могут образовывать сульфид марганца (MnS). В агрессивной среде он растворяется, создавая условия для начала коррозии. Титан добавляют, чтобы связать вредные примеси и сформировать более устойчивые соединения, однако нейтрализовать сульфиды удается не полностью. Чтобы изучить поведение включений, исследователи под руководством Масаси Нисимото изготовили модельные образцы ферритной стали Fe–16% Cr с контролируемым составом частиц. В работе, опубликованной в журнале npj Materials Degradation, сравнили четыре типа включений: MnS, смешанный сульфид (Mn,Ti)S, сульфид титана TiS и нитрид титана TiN. Нитрид титана оказался наиболее устойчивым, а MnS растворялся быстрее остальных. Однако смешанные включения (Mn,Ti)S показали меньшую стабильность, чем TiS. Именно в этих частицах, где марганец и титан связаны с серой, исследователи обнаружили слабое место титаносодержащей стали. Электрохимические испытания показали, что язвы начинали образовываться при потенциале, соответствующем растворению (Mn,Ti)S. Анализ областей вокруг очагов коррозии также выявил скопления марганца и серы. Результаты указывают: даже при добавлении титана в металле могут сохраняться недостаточно преобразованные сульфидные включения, с растворения которых начинается разрушение. Для повышения стойкости стали важен контроль ее химического состава при плавке. Следующим этапом исследователи планируют изучить влияние кальция: его нередко добавляют вместе с титаном, и важно понять, как он воздействует на сульфидные включения. 1