Ржавчина - это не одно вещество с известной химической формулой, а целая куча веществ, плавно, переходящих одно в другое.
Вот, например, какого вида ржавчина образуется после полного испарения воды, содержащей дополнительно к стальному шурупу еще и поваренную соль, соляную кислоту и медную проволоку.
Видно, что ржавчина образовалась разная. Но что именно образовалось?
Заглянем в учебники:
Из книги Акользин П.А. "Коррозия и защита металла теплоэнергетического оборудования" (стр 17)
При наличии в растворе групп ОН- образуются гидроокиси железа:
которые образуют более сплошной покров и защищают поверхность от дальнейшей коррозии.
Уже можно построить некоторые предположения...