1. รากฐาน: องค์ประกอบทางเคมีวาง "พื้นฐานวัสดุ" สำหรับความต้านทานต่อสภาพอากาศ
ทองแดง (Cu: 0.25%–0.55%): องค์ประกอบหลักที่สุด มันเร่งการก่อตัวของชั้นออกไซด์ที่สม่ำเสมอในระยะแรกและเพิ่มคุณค่าในฟิล์มออกไซด์เพื่อปรับปรุงความหนาแน่นป้องกันน้ำออกซิเจนและไอออนกัดกร่อน (เช่นCl⁻จากฝนหรือน้ำทะเล) จากการเจาะเข้าไปในพื้นผิวเหล็ก
โครเมียม (CR: 0.3%–1.25%): เพิ่ม "การยึดเกาะ" ของชั้นออกไซด์ไปยังพื้นผิวเหล็ก มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างโครเมียมออกไซด์ (เช่นcr₂o₃) ภายในคราบ, ลดความเสี่ยงของการลอกฟิล์มเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม (เช่นความผันผวนของอุณหภูมิการสั่นสะเทือนเชิงกล)
ฟอสฟอรัส (P: 0.07%–0.15%): ส่งเสริม "การเร่งรัดการเลือก" ของชั้นออกไซด์ มันปรับค่า pH ของ microenvironment บนพื้นผิวเหล็กชี้นำการก่อตัวของคราบที่มีขนาดกะทัดรัดและไม่มีรูพรุน (แทนที่จะเป็นสนิมหลวมเหมือนเหล็กคาร์บอนธรรมดา)
ซิลิคอน (SI: 0.25%–0.75%): ปรับปรุง "ความเสถียรทางเคมี" ของคราบ ซิลิกอนออกไซด์ (SIO₂) เกิดขึ้นในฟิล์มต้านทานการพังทลายของกรด/อัลคาไล (เช่นฝนกรด) และชะลอการสลายตัวของชั้นออกไซด์ในสภาพแวดล้อมที่ชื้น
2. Core: การก่อตัวของ "คราบป้องกัน" (ชั้นออกไซด์)
ขั้นตอนที่ 1: การเกิดสนิมเริ่มต้น (1–3 เดือน)
พื้นผิวเหล็กทำปฏิกิริยากับไอน้ำและออกซิเจนเป็นครั้งแรกเพื่อสร้างชั้นบาง ๆไฮดรอกไซด์เหล็ก(เช่น Fe (OH) ₂, Fe (OH) ₃) ในขั้นตอนนี้พื้นผิวอาจปรากฏสีน้ำตาลแดง (คล้ายกับสนิมเหล็กธรรมดา) แต่องค์ประกอบการผสม (Cu, CR) ได้เริ่มกระจายเข้าไปในชั้นนี้แล้ว
ขั้นตอนที่ 2: การเจริญเติบโตของคราบ (3–12 เดือน)
เมื่อไฮดรอกไซด์คายน้ำและทำปฏิกิริยากับco₂ในอากาศพวกเขาจะเปลี่ยนเป็นเหล็กออกไซด์ (Fe₂o₃)และเหล็กคาร์บอเนต (feco₃)- ในขณะเดียวกัน Cu, Cr และ Si ในเหล็กเพิ่มขึ้นในชั้นนี้:
ไอออนทองแดง (Cu²⁺) เติมช่องว่างในโครงสร้างออกไซด์ทำให้ชั้นหนาแน่นขึ้น
โครเมียมออกไซด์เป็น "ชั้นพันธะ" ระหว่างคราบและพื้นผิวเหล็กป้องกันการลอก
ซิลิกอนออกไซด์ช่วยเพิ่มความต้านทานของชั้นต่อการพังทลายของสารเคมี
คราบค่อยๆเปลี่ยนจากสีน้ำตาลแดงเป็นกสีน้ำตาลเข้ม/สีเทา-น้ำตาลและความหนาของมันคงที่ที่ 5–15 μm (ไมโครมิเตอร์)
ขั้นตอนที่ 3: การรักษาเสถียรภาพของคราบ (12+ เดือน)
คราบผู้ใหญ่กลายเป็นสิ่งกีดขวางต่อเนื่องกะทัดรัดและผ่านไม่ได้- มันปิดกั้นการแพร่กระจายของออกซิเจนและไอน้ำไปยังพื้นผิวเหล็กและแม้ว่าพื้นผิวจะได้รับความเสียหายเล็กน้อย (เช่นรอยขีดข่วนเล็กน้อย) คราบโดยรอบจะ "ซ่อมแซมตนเอง"-เหล็กสดที่สัมผัสกับบรรยากาศเพื่อสร้างออกไซด์ใหม่
3. คีย์: "การกัดกร่อนควบคุม" แทนที่จะเป็น "ไม่มีการกัดกร่อน"
เหล็กคาร์บอนธรรมดา: อัตราการกัดกร่อน≈ 0.1–0.3 มม./ปี (ยังคงเพิ่มขึ้นตามเวลา);
Corten A (หลังการก่อตัวของคราบ): อัตราการกัดกร่อน≈ 0.005–0.01 มม./ปี (เสถียรเกือบเล็กน้อยสำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรม)
