Brearley setzte Chrom zu, damit der Stahl seinen eigenen Schutz bildete

Im Jahr 1913 versuchte der Sheffield-Metallurge Harry Brearley, den Stahl für Gewehrläufe zu verbessern, der unter Hitze und Druck erodierte und korrodierte. Er experimentierte mit Stahllegierungen mit unterschiedlichen Chromanteilen und testete einen Lauf nach dem anderen, während er versuchte, etwas zu finden, das standhalten würde.

Nach monatelanger Arbeit war jeder Lauf, den er hergestellt hatte, korrodiert – außer demjenigen mit etwa 14 % Chrom, der nicht korrodiert war. Was er gefunden hatte, war Edelstahl. Das Chrom hatte sich mit Sauerstoff verbunden und eine dünne, harte Oxidschicht auf der Oberfläche gebildet, die verhinderte, dass Sauerstoff das darunterliegende Eisen erreichte, sodass der Stahl nicht mehr rostete.

Das ist der Grund, warum Edelstahl stark und korrosionsbeständig ist – nicht weil er lackiert oder beschichtet ist, sondern weil der Schutz Teil des Metalls selbst ist. Die Chromoxidschicht ist selbstheilend, sodass sie sich selbst dann neu bildet, wenn die Oberfläche zerkratzt wird. Das negativere elektrische Potenzial von Chrom im Vergleich zu Eisen ist es, was es dazu bringt, als diese passive Schicht zu wirken.

Die Entdeckung war zufällig, und die Legierung war nicht das, was Brearley zu finden beabsichtigt hatte, aber sie löste ein Problem weit über Gewehrläufe hinaus. Edelstahl wurde später in Küchenspülen, Besteck, chirurgischen Instrumenten, Industrieausrüstung und im Bauwesen verwendet, und die gebräuchlichste Sorte, 18:8, besteht aus 18 % Chrom und 8 % Nickel.

Chromoxid passiviert Stahl

Gewöhnlicher Stahl rostet, weil Sauerstoff das Eisen erreicht und rotes Oxid bildet.

Das Oxid von Chrom, Cr2O3, bildet eine harte Oberflächenschicht, die den Sauerstoff vom Eisen fernhält.

Das negativere elektrische Potenzial von Chrom macht es zu einer passiven statt einer opfernden Schicht.

Die Schicht heilt sich selbst, wenn sie zerkratzt wird, sodass der Schutz in das Metall eingebaut und nicht auf es aufgetragen ist.

Statt ein anfälliges Material mit einer Beschichtung zu schützen, die sich abnutzen kann, sollte der Schutz in das Material selbst eingebaut werden, sodass es sich kontinuierlich selbst regeneriert.

Brearley stellte 1913 Edelstahl her, und er verbreitete sich schnell, sobald seine Korrosionsbeständigkeit verstanden war. Die gebräuchlichste Sorte, 18:8, besteht aus 18 % Chrom und 8 % Nickel und findet sich in Spülen, Besteck und medizinischen Instrumenten; korrosionsbeständigere Sorten enthalten zusätzlich Molybdän für das Bauwesen. Er wurde nicht übernommen, weil er härter oder stärker war, sondern weil die selbstheilende Oxidschicht es ihm ermöglichte, dort zu bestehen, wo gewöhnlicher Stahl es nicht konnte. Die Priorität der Entdeckung ist umstritten, doch Brearleys Name ist mit dem praktischen Durchbruch verbunden.