ورق ۴۴ میل

فولاد بوته ای, فولاد کربنی, فولاد فنری, فولاد آلیاژی, فولاد ماراژینگ, فولاد ضد زنگ, فولاد با سرعت بالا, فولاد هوازدگی ,فولاد ابزار
سایر مواد مبتنی بر آهن
چدن، چدن خاکستری، چدن سفید، چدن داکتیل، چدن چکش خوار، فرفورژه
زنگ یک اکسید آهن است، اکسیدی معمولاً قهوه‌ای مایل به قرمز که از واکنش آهن و اکسیژن در حضور کاتالیزوری آب یا رطوبت هوا تشکیل می‌شود.

زنگ از اکسیدهای آهن آبدار (III) (Fe2O3·nH2O) و اکسید-هیدروکسید آهن (III) (FeO(OH)، Fe(OH)3) تشکیل شده است و معمولاً با خوردگی آهن تصفیه شده مرتبط است.

با توجه به زمان کافی، هر توده آهن در حضور آب و اکسیژن، در نهایت می تواند به طور کامل به زنگ تبدیل شود. زنگ سطحی معمولاً پوسته پوسته و شکننده است و برخلاف تشکیل پتینه روی سطوح مسی، هیچ گونه محافظت غیرفعالی از آهن زیرین ایجاد نمی کند.

زنگ زدگی اصطلاح رایج برای خوردگی آهن عنصری و آلیاژهای آن مانند فولاد است. بسیاری از فلزات دیگر دچار خوردگی مشابهی می شوند، اما اکسیدهای حاصل معمولاً «زنگ» نامیده نمی شوند.

چندین اشکال زنگ هم از نظر بصری و هم از طریق طیف‌سنجی قابل تشخیص هستند و در شرایط مختلف شکل می‌گیرند. اشکال دیگر زنگ شامل نتیجه واکنش بین آهن و کلرید در محیطی فاقد اکسیژن است. میلگرد مورد استفاده در ستون های بتنی زیر آب که زنگ سبز ایجاد می کند، مثالی است.

اگرچه زنگ‌زدگی عموماً جنبه‌ی منفی آهن است، اما شکل خاصی از زنگ‌زدگی که به نام زنگ پایدار شناخته می‌شود، باعث می‌شود جسم دارای پوشش نازکی از زنگ در بالای آن باشد. اگر در رطوبت نسبی کم نگهداری شود، لایه محافظ "پایدار" را به آهن زیر می‌سازد، اما نه به اندازه اکسیدهای دیگر مانند اکسید آلومینیوم روی آلومینیوم.

واکنش های شیمیایی

تشکیل و پوسته پوسته شدن رسوب زنگ از یک میله فولادی که تا دمای آهنگری آن 1200 درجه سانتیگراد گرم شده است. اکسیداسیون سریع زمانی اتفاق می افتد که فولاد گرم شده در معرض هوا قرار گیرد
زنگ یک نام عمومی برای مجموعه ای از اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن است که زمانی اتفاق می افتد که آهن یا برخی آلیاژهای حاوی آهن برای مدت طولانی در معرض اکسیژن و رطوبت قرار گیرند. با گذشت زمان، اکسیژن با فلز ترکیب می شود و ترکیبات جدیدی را تشکیل می دهد که در مجموع به نام زنگ می گویند.

اگرچه زنگ زدگی را می‌توان به‌عنوان «اکسیداسیون» نامید، اما این اصطلاح بسیار کلی‌تر است و تعداد زیادی از فرآیندهای شامل از دست دادن الکترون‌ها یا افزایش حالت اکسیداسیون را به عنوان بخشی از یک واکنش توصیف می‌کند. شناخته‌شده‌ترین این واکنش‌ها شامل اکسیژن است، از این رو «اکسیداسیون» نامیده می‌شود. اصطلاحات "زنگ" و "زنگ زدگی" فقط به معنای اکسیداسیون آهن و محصولات حاصل از آن است.

بسیاری از واکنش های اکسیداسیون دیگر وجود دارند که شامل آهن یا تولید زنگ نمی شوند. اما فقط آهن یا آلیاژهای حاوی آهن می توانند زنگ بزنند. با این حال، فلزات دیگر می توانند به روش های مشابه خورده شوند.

کاتالیزور اصلی فرآیند زنگ زدگی آب است. سازه‌های آهن یا فولاد ممکن است جامد به نظر برسند، اما مولکول‌های آب می‌توانند به حفره‌ها و شکاف‌های میکروسکوپی در هر فلزی که در معرض آن قرار دارد نفوذ کند.

اتم های هیدروژن موجود در مولکول های آب می توانند با عناصر دیگر ترکیب شوند و اسید تشکیل دهند که در نهایت باعث می شود فلز بیشتری در معرض دید قرار گیرد. اگر یون های کلرید وجود داشته باشد، مانند آب شور، احتمالاً خوردگی سریعتر رخ می دهد.

در همین حال، اتم های اکسیژن با اتم های فلزی ترکیب می شوند و ترکیب اکسید مخرب را تشکیل می دهند. همانطور که اتم ها با هم ترکیب می شوند، فلز را ضعیف می کنند و ساختار را شکننده و شکننده می کنند.

واکنش های مرتبط
زنگ‌زدگی آهن یک فرآیند الکتروشیمیایی است که با انتقال الکترون‌ها از آهن به اکسیژن آغاز می‌شود. آهن عامل کاهنده است (الکترون‌ها را رها می‌کند) در حالی که اکسیژن عامل اکسید کننده است (الکترون‌ها را به دست می‌آورد). میزان خوردگی تحت تأثیر آب قرار می گیرد و توسط الکترولیت ها تسریع می شود، همانطور که توسط اثرات نمک جاده بر خوردگی خودروها نشان داده شده است. واکنش کلیدی کاهش اکسیژن است:

O2 + 4  e− + 2 H2O → 4  OH−
از آنجایی که یون های هیدروکسید را تشکیل می دهد، این فرآیند به شدت تحت تأثیر حضور اسید قرار می گیرد. به همین ترتیب، خوردگی بیشتر فلزات توسط اکسیژن در pH پایین تسریع می شود. تهیه الکترون برای واکنش فوق، اکسیداسیون آهن است که ممکن است به شرح زیر توصیف شود:

Fe → Fe2+ + 2  e−
واکنش ردوکس زیر نیز در حضور آب رخ می دهد و برای تشکیل زنگ بسیار مهم است:

4 Fe2 + + O2 → 4 Fe3 + + 2 O2-
علاوه بر این، واکنش های چند مرحله ای اسید-باز زیر بر روند تشکیل زنگ تأثیر می گذارد:

Fe2+ ​​+ 2  H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2  H+
Fe3+ + 3  H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3  H+
مانند تعادل های کم آبی زیر:

Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O
Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O
2 FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O
از معادلات بالا نیز مشاهده می شود که محصولات خوردگی به دلیل در دسترس بودن آب و اکسیژن دیکته می شوند. با اکسیژن محلول محدود، مواد حاوی آهن (II) از جمله FeO و لودستون سیاه یا مگنتیت (Fe3O4) مورد علاقه هستند. غلظت بالای اکسیژن به نفع مواد آهنی با فرمول اسمی Fe(OH) 3-xOx⁄2 است. ماهیت زنگ با گذشت زمان تغییر می کند و منعکس کننده سرعت کند واکنش های جامدات است.

علاوه بر این، این فرآیندهای پیچیده تحت تأثیر حضور یون‌های دیگر مانند Ca2+ قرار می‌گیرند که به عنوان الکترولیت‌هایی عمل می‌کنند که تشکیل زنگ را تسریع می‌کنند یا با هیدروکسیدها و اکسیدهای آهن ترکیب می‌شوند تا انواع گونه‌های Ca، Fe، O، OH را رسوب دهند.

شروع زنگ زدگی را می توان در آزمایشگاه با استفاده از محلول نشانگر فروکسیل نیز تشخیص داد. محلول هم یون های Fe2+ و هم یون های هیدروکسیل را تشخیص می دهد. تشکیل یون‌های Fe2+ و یون‌های هیدروکسیل به ترتیب با لکه‌های آبی و صورتی مشخص می‌شوند.