Запитаним для самоперевірки

1. Які властивості найбільш важливі для виробів із низьколегова-

них конструкційних сталей?

2. Які основні иедефіцитні елементи присутні в легованих кон

струкційних сталях?

3. Як впливає нікель на механічні властивості конструкційних ста

лей?

4. Яке основне призначення елементів Ті, N6, V в легованих кон

струкційних сталях?

5. Яким вимогам повинні відповідати сталі для холодного

штампування?

6. Які основні елементи присутні в легованих будівельних сталях і яка мета введення в високоміцні будівельні сталі азоту, ванадію, бору?

7. За якими ознаками поділяються основні групи зварних конструкцій, виготовляємих з легованих будівельних сталей?

8. Що представляють собою мартенситно-старіючі сталі? Які основні причини високої міцності і опірності крихкому руйнуванню цих сталей і в яких областях вони застосовуються?

9. Які властивості має сталь 110Г13Л і де вона використовується?

10. Чому зварювання иизьколегованих низьковуглецевих сталей пов'язане з більшими труднощами, ніж зварювання низьковуглецевих сталей?

І І. Як впливають хром, марганець, нікель, кремній на розподіл вуглецю по зонах зварного шва?

12. З яким хімічним складом металу шва знижується стійкість до утворення гарячих тріщин?

13. Як впливають легуючі елементи на вторинну структуру, розмір зерна і механічні властивості зварних швів?

14. Які леговані сталі найбільш чутливі до утворення холодних тріщин і чому вони зварюються з попереднім підігрівом?

15. Який вплив має високе відпускання на структуру і механічні властивості зварних з'єднань, виготовлених з низько- і ссред- ньолегованих сталей?

16. Яке призначення має повна термічна обробка зварних конструкцій і в якому разі вона застосовується?

Глава 4. Конструкційні леговані сталі і сплави з особливими властивостями

1. Корозостінкі сталі

   1. Види корозії металів

Сталі, працюючі в зіткненні з різними агресивними середовищами, до яких відносяться атмосферні умови, вода, солі, кислоти, луги та ис розчини, повинні бути корозостійкими.

Корозією називається поверхневе руйнування металу під впливом зовнішнього середовища. Залізо і низьколеговапі сталі нестійкі проти всіх видів корозії. Деякі елементи підвищують стійкість сталей проти корозії в різних середовищах. Легування такими елементами дає можливість створювати сталі й сплави, які здатні забезпечувати надійну роботу машин і механізмів в агресивних середовищах. Без таких матеріалів неможливий розвиток сучасної хімічної і нафтогазової промисловості, атомної енергетики, суднобудування, ракетобудування тощо.

Розрізняють хімічну корозію, яка відбувається під впливом іиі метал повітря, газів і неелектролітів (нафта і її похідні), і електро хімічну корозію, що спричиняється дією електролітів: розчинів кислот, лугів і солей. До електрохімічної корозії відноситься також атмосферна і грунтова корозія.

Хімічною корозією називається така корозія, при якій утворюються хімічні сполуки під час безпосередньої дії на метал середовища, що з ним стикається (наприклад, сухого повітря), без ви никнення електричного струму. Прикладом хімічної корозії є окислення заліза на повітрі під час нагрівань, тобто утворення окислів (окалина) на його поверхні, або утворення гідроокису заліза в присутності дистильованої води.

Електрохімічною корозією називається корозія, яка трапляється в електролітах і супроводжується появою електричного струму. Електролітами можуть бути луги, кислоти і їх розчини, розчини солей у воді (в тому числі морська вода, а також вода, яка містить розчинене повітря).

Коли метал знаходиться в електроліті, то позитивні іони поверхні металу будуть переходити у розчин в кількості, залежній від природи металу і електроліту. Розчинність металу в електроліті залежить від електрохімічного потенціалу. Електрохімічний потенціал представляє собою величину, пропорційну енергії переходу іона металу в електроліт при даних умовах. Чим негативніше буде електрохімічний потенціал металу в даному електроліті, тим легше він розчиняється в ньому.

Якщо два з'єднаних разом різних метала занурити в електроліт, то утворюється гальванічна макропара з певною різницею електрохімічних потенціалів (рис. 253). При цьому один метал (з більш високим потенціалом) буде катодом, а другий (з більш низьким електрохімічним потенціалом) - анодом. Переходячі з аноду в розчин (електроліт) позитивні іони одного металу (іон- атоми) передають розчину позитивний заряд, а звільнені і залишені в цьому металі надлишкові електрони заряджають анод негативно. Внаслідок лишку зарядів (утворення електричного поля) в металі і в електроліті виникає електричний струм: електронний в металі і іонний в електроліті. Електропровідність рідких розчинів (електролітів) зумовлена дисоціацією (розпадом) молекул його на іони: позитивно заряджені - катіони і негативно заряджені - аніони. Під

впливом електричного поля катіони (+) переміщуються в електроліті до катоду, а аніони (-) - до аноду і розраджуються. При можливості безперешкод- женого розрядження (нейтралізації) катіонів на катоді за рахунок переходу сюди електронів процес буде протікати безперервно.

В

Метал £/?ентрс/>іт

Ріїс. 253. Схема корозійного елемента.

наслідок того, що з аноду у розчин переходять матеріальні частинки металу (іон-атоми), відбувається його руйнування (корозія) - безперервна втрата ваги. Другий метал (катод) в цих умовах (в присутності аноду) в електроліті не розчиняється.

Подібне явище електрохімічної корозії може відбуватися під час контакту з електролітом металу, який має двофазну структуру. У разі різних електрохімічних потенціалів структурних фаз метал буде представляти велику кількість гальванічних мікропар. Зерна фази (або примежові ділянки зерен) з більш негативним електродним потенціалом, опинившись анодом, будуть піддаватись корозії.

Стійкість проти корозії залежить, з одного боку, від хімічного складу сталі, її структури, стану поверхні, напружень в ній, а з другого боку - від хімічного складу, концентрації і температури агресивного середовища, а також швидкості переміщення цього середовища уздовж поверхні металу.

Мірою корозостійкості металів являється швидкість корозії в даному середовигЦі і в даних умовах, яка визначається глибиною корозії (мм за рік) або втратою ваги в грамах за одну годину з їм² поверхні металу (г/м'тод.).

За характером руйнування корозія може бути рівномірною по всій поверхні металу, місцевою і міжкристалітною. Місцева корозія небезпечніша за рівномірну, бо навіть при незначній загальній втраті металу вона призводить до утворення глибоких виразок в металі. Найбільш небезпечною є міжкристалітна корозія (МКК), внаслідок якої відбувається руйнування металу по межах зерен, що призводить до швидкого виходу виробів з експлуатації. Схильність до міжкри-

сталітної корозії проявляється ТОДІ, коли хімічний склад примежових ДІЛЯНОК І середини зерен неоднорідні. Якщо електрохімічний потенціал примежових об'ємі» зерен низький, то в агресивному середовищі вони стають анодами і швидко розчиняються. При цьому металічний зв'язок між зернами руйнується, і з'являються міжкристалітні тріщини (рис. 254). Застосування незначного навантаження на такий метал призводить до його руйнування (розтріскування).

В

Рис. 254. Мікроструктура нержавіючої сталі, яка уражена міжкристалітною корозією, х 200.

залежності від середовищ, в яких проходить процес корозії, електрохімічну корозію називають атмосферною, морською, грунтовою, кислотною, лужною.

Окрім того, для різних видів корозійного руйнування прийняті такі поняття:

1. Контактна корозія - підсилене корозійне руйнування більш електронегативного металу в контакті з більш електропозитивним.

2. Кавітаційна корозія - корозійне руйнування в результаті електрохімічного і ударного впливу електроліту під час його руйнування з великою швидкістю.

3. Точкова корозія - місцевий вид корозійного руйнування в електрохімічно неоднорідному корозійному середовищі.

4. Корозійна витривалість - корозійне руйнування під впливом циклічних навантажень і електрохімічного впливу середовища. Границя витривалості металів в корозійному середовищі зменшується, бо під впливом напружень розтягування в корні тріщини виникає активний анод. Подальше зростання тріщини йде внаслідок розчинення металу в корені тріщини.

5. Корозійне розтріскування - корозійне руйнування від електрохімічного впливу середовища і напружень розтягування, які виникають в результаті механічної обробки або насичення воднем.

6. Ножова корозія в зварних з’єднаннях, яка виникає по межі сплавлення між швом і основним металом.