Окей, правильный ответ тут есть, но мне кажется, что он не до конца отвечает на вопрос.
Железо, как и некоторые другие металлы, активное, и с радостью готово отдать свои электроны сильному окислителю, например, кислороду, которого в воздухе предостаточно.
Итак, кусок железа, где у нас куча атомов Fe, попадает на воздух. Начинается медленная реакция с участием кислорода воздуха и этого металла. Из-за температуры, давления, концентрации кислорода в воздухе реакция протекает довольно медленно. Железо не единственный металл, который реагирует с кислородом. Тот же алюминий создаёт твёрдую оксидную плёнку со временем.