Anfängliche Oxidation (natürliche Bewitterung, Stufe 1: 1–3 Monate)
Wenn S355J2W der Atmosphäre ausgesetzt wird, reagieren Sauerstoff und Feuchtigkeit mit der Stahloberfläche und bilden eine lockere, poröse Schicht aus Eisenoxid (FeO(OH))-dem „ursprünglichen Rost“, der dem Rost auf gewöhnlichem Kohlenstoffstahl ähnelt. Aber im Gegensatz zu Kohlenstoffstahl beginnen die Legierungselemente von S355J2W (insbesondere Cu) sofort an die Oberfläche zu wandern: Kupfer reagiert mit Sauerstoff und Feuchtigkeit und bildet kupferreiche Eisenoxide, die die Löslichkeit der Eisenoxidschicht verringern und sie zu verdichten beginnen.
Patina-Reifung (natürliche Bewitterung, Stufe 2: 3–12 Monate)
Im Laufe der Zeit interagieren die Legierungselemente weiterhin mit der Oxidschicht:
Chrom bildet stabile Chrom-Eisenoxide, die die Schicht weiter verdichten
Silizium verfeinert die Oxidkristalle, um eine gleichmäßige, dichte Struktur zu erzeugen
Nickel erhöht die Widerstandsfähigkeit der Schicht gegenüber Feuchtigkeit und Chloridionen
Dadurch wird der anfängliche lose Rost in einen umgewandeltdichte, anhaftende, rötlich-braune Patina (10–20 μm dick). Diese reife Patina fungiert als physikalische Barriere und verhindert, dass der größte Teil der Feuchtigkeit und des Sauerstoffs das darunter liegende Stahlsubstrat erreicht, wodurch die Korrosionsrate auf 1/4–1/10 der von gewöhnlichem Kohlenstoffstahl verlangsamt wird.
Selbstheilungsmechanismus (laufend während des Dienstes)
Wenn die Patina beschädigt ist (z. B. durch Kratzer, leichte Stöße oder örtliche Korrosion), wird der Selbstheilungsprozess ausgelöst:
Der durch den Schaden freigelegte frische Stahl beginnt sofort zu oxidieren und bildet eine neue Schicht aus anfänglichem Eisenoxid
Die Legierungselemente (Cu, Cr, Si) im darunter liegenden Stahl wandern aufgrund des Konzentrationsgradienten zwischen dem freiliegenden Stahl und der umgebenden reifen Patina schnell in den beschädigten Bereich
Diese Elemente reagieren mit Sauerstoff und Feuchtigkeit und bilden eine neue, verdichtete kupfer-chrom-reiche Oxidschicht, die mit der vorhandenen Patina verschmilzt, den Schaden repariert und -die Schutzbarriere wiederherstellt-normalerweise innerhalb von 1–4 Wochen, je nach Luftfeuchtigkeit und Luftströmungsbedingungen.
