В Индии, примерно в 20-ти километров от Старого Дели, располагается архитектурный ансамбль Кутб-Минара в состав которого входит железная колонна высотой семь метров и весом в шесть с половиной тонн. Казалось бы что удивляться нечему, однако на самом деле всё не так просто. За 1600 с лишним лет своего существования, колонна не проржавела и почти избежала коррозии, несмотря на 99,722% железа в её составе! Давайте разберёмся, как это произошло.
Колонна была воздвигнута в 415 году нашей эры, в честь царя Чандрагупты II, скончавшегося в 413 г. Первоначально она находилась на западе страны в храмовом комплексе Вишну в городе Матхура. Колонна была увенчана изображением священной птицы Гаруды и стояла перед храмом. В 1050 г. царь Ананг Пола перевез её в Дели. По другим сведениям храмовый комплекс был разрушен в XIII в. по приказу первого делийского султана; тогда же колонна была перенесена в Дели. Одним из первых сохранившихся упоминаний о колонне считается у Бируни из Хорезма в 1048 г.: "… арабами был найден железный столб высотой в 70 локтей. Хишам ибн-Амир приказал откопать его до основания, и при этом было обнаружено, что столб был вкопан ещё на 30 локтей в землю. Тогда он стал расспрашивать о нём, и ему сообщили, что один Тубба из Йемена вступил в их страну вместе с персами, и, когда они овладели Индией, то йеменцы отлили из своих мечей этот столб и сказали: «Мы не хотим идти отсюда дальше в другую страну», — и завладели Синдом".
Популярность среди европейцев железная колонна в Дели приобрела после работ английского востоковеда и индолога Александра Каннингема. Приведённые им около 150 лет назад сведения в настоящее время вызывают критику исследователей. Так, Каннингем утверждал, что высота колонны не менее 60 футов (18 м), а вес 17 тонн. Кроме того, из его описания следует, что колонна цельная, а не сварная. Эти домыслы подхватили историки, и даже более поздние научные исследования уже не могли поколебать их веру в чудесные свойства «вечной» колонны.
История изготовления
Версии о том, что железная колонна в Дели была якобы отлита или откована из одного цельного куска железа, в настоящее время подвергаются сомнениям.
Скорее всего, колонна изготовлена ковкой отдельных криц железа массой до 36 кг. В качестве доказательства приводятся отчетливо видимые следы ударов и линии сварки ковкой, а также малое содержание серы (благодаря древесному углю, использованному для плавки руды) и большое количество неметаллических включений, то есть шлака, оставшегося в результате плохой проковки отдельных участков.
Детальному анализу состава и антикоррозийных свойств колонны посвящено исследование Баласубраманяма, где приводятся детальные таблицы химического состава надземной и подземной части колонны, колонна почти на 100 % состоит из железа, в ней отсутствует марганец и почти отсутствует никель.
Гиды часто рассказывают, что для создания этого памятника была использована нержавеющая сталь. Однако анализ, сделанный индийским ученым Чедари, показывает, что делийская колонна не содержит значительных количеств легирующих элементов, приводящих к повышенной коррозионной стойкости, в то время, как все нержавеющие стали являются легированными.
В чём секрет?
Основной причиной стойкости колонны из Дели к атмосферной коррозии является явление пассивации металлов — на её поверхности имеется образовавшаяся естественным путём плёнка оксида, предотвращающая дальнейшее развитие коррозии. Вторичными причинами являются повышенное содержание в металле колонны примеси фосфора, который, не являясь сам по себе антикоррозийной добавкой, повышает способность поверхности стали к пассивации, и низкая влажность воздуха в Дели. К электрохимической коррозии колонна намного менее устойчива — её часть, вкопанная в землю, подверглась значительной коррозии. Аналогичная колонна из Конарака, расположенного поблизости от моря, в значительной степени изъедена коррозией.
Колонна вкопана в землю, и эта её часть покрыта сантиметровым слоем ржавчины, в отдельных местах испещрённым глубокими ямками. Наземная часть покрыта защитным слоем оксидов толщиной от 50 до 500 микрометров. Отсутствие ржавчины на колонне в Дели может быть связано с низким уровнем влажности воздуха. В 50-х годах учёные провели исследования в этом направлении и их предположение подтвердилось. Материал, из которого сделана колонна в Дели, содержит больше фосфора, что способствует лучшей поверхностной пассивации. В результате тщательных исследований было установлено, что толщина слоя оксидов на колонне из Дели соответствует скорости коррозии стали в этом городе.
Тем не менее, о колонне сложилось много легенд, касающихся её исключительной стойкости.
Существует множество мифов в которых упоминается "чистое железо"(по составу колонна не дотягивает даже технически чистого с не более чем 0.14% примесей) или даже метеоритное железо(которое подвержено коррозии).
Есть объяснения, указывающие на то, что благодаря своей массе колонна долго сохраняет тепло и в условиях местного климата на её поверхности не образуется роса.
Ряд гипотез предполагает, что древние металлурги вольно или невольно создали специальную защитную плёнку.
В частности, предполагают, что при изготовлении колонны она была обработана перегретым паром, и таким образом произведено воронение стали.
Есть теория о том, что железную колонну в Дели защищает плёнка из не выведенного в шлаки материала, образовавшегося при её изготовлении.
В нескольких километрах от места установки колонны найдены каменные матрицы для отливки. Особенность этой гористой местности — повышенный уровень радиации. Возможно, что колонна после отливки пролежала несколько десятков лет и под воздействием радиации верхний слой превратился в аморфное железо, которое стойко к коррозии.
Железная колонна как прообраз современной стали
Имеется версия, что при выплавке «на глазок», как это бывало в древности, возможны очень большие отклонения в качестве металла. Одним из таких исключений и могла стать колонна.
Современные атмосферостойкие стали (например, сталь 10ХНДП) обладают своими особенностями за счёт высокого содержания в них фосфора. При совместном взаимодействии меди и фосфора, а также хрома с кислородом, углекислым газом и парами воды образуются труднорастворимые соединения, которые входят в состав окисной плёнки, обволакивающей сталь. Эта плёнка хорошо предохраняет металл. Скорость коррозии конструкций под такой защитой в обычных условиях составляет порядка 0,3 мм за 100 лет
Высоколегированная сталь марки AISI304L которую мы используем в наших полотенцесушителях применяется когда необходима прочная и надёжная сварка при высокой стойкости к образованию межкристаллитной коррозии. При этом важно помнить, что нужно обязательно заземлять изделия из пищевой стали, для защиты от электрохимической коррозии.