11 Коррозия металлов. Виды коррозии. Межкристаллитная коррозия и ее предупреждение.

Коррозия металла – самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. Химическая коррозия развивается в сухих газах (главным образом, в кислородсодержащих средах) или жидких неэлектролитах (например, нефтепродуктах). Разрушение металла происходит в основном за счет поверхностного окисления. Электрохимическая коррозия развивается в жидких электролитах: влажной атмосфере и почве, морской и речной воде, водных растворах солей, щелочей и кислот.

Поверхность металла, находящегося в электролите, электрохимически неоднородна, что приводит к образованию микрогальванических элементов, в результате чего между микроанодами и микрокатодами устанавливается коррозионный ток, и происходит растворение металла.

Различают равномерную, точечную, язвенную коррозию, коррозию пятнами. Отдельно имеет смысл остановиться на межкристаллитной коррозии нержавеющих сталей, опасной тем, что она внешне незаметна, но поражает металл на значительную глубину. Известно, что при добавлении к стали 12% хрома потенциал ее из отрицательного становится положительным, в результате чего резко возрастает ее стойкость против электрохимической коррозии.

12 Сплавы металлов. Виды взаимодействия компонентов сплава: твердые растворы (замещения, внедрения), химические соединения. Чистые металлы в большинстве случаев не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалам для деталей машин и элементов конструкций: они либо обладают очень малой прочностью, либо хрупки. Поэтому в технике используются в основном сплавы металлов с металлами или металлов с неметаллами. Большую часть сплавов получают путем сплавления в жидком состоянии , но часть сплавов получается путем спекания или химического взаимодействия. В жидком состоянии сплавы представляют собой совокупность свободно перемещающихся атомов сплавляемых компонентов – жидкий раствор. Перемещение так называемый ближний порядок. Это значит, что наблюдается упорядоченное расположение атомов, соответствующее твердому состоянию. Такие участки с упорядоченной структурой появляются, некоторое время существуют, распадаются, появляются вновь и т. д. С понижением температуры размеры и количество таких образований возрастает.. В твердом состоянии в сплавах могут наблюдаться виды взаимодействия компонентов: твердый раствор, химическое соединение, механическая смесь. Компоненты – вещества, образующие сплавы. Фаза – однородная по составу, строению и свойствам часть системы.. Система – совокупность фаз, находящихся в равновесии. Твердые растворы в зависимости от кристаллического строения могут быть растворами замещения или внедрения. Твердые растворы замещения образуются путем замены атомов основного металла. Твердые растворы замещения могут быть растворами с неограниченной растворимостью компонентов, когда замещение атомов основного металла может происходить до тех пор, пока они полностью не заменятся атомами другого компонента, или растворами с ограниченной растворимостью, когда замещение атомов основного металла возможно лишь до определенного предела. Твердые растворы замещения с неограниченной растворимостью могут образовываться при соблюдении следующих условий: 1. Компоненты должны обладать одинаковыми по типу кристаллическими решетками. 2. Различие в атомных диаметрах компонентов должно быть незначительным. 3. Компоненты должны принадлежать к одной и той же группе периодической системы элементов или к смежным группам и обладать близким строением валентной оболочки электронов в атомах. Например, неограниченно растворяются Ag и Au, Ni и Cu, Fe и Cr. Твердые растворы внедрения образуются путем размещения атомов растворенного вещества в свободных промежутках между атомами основного металла. Химические соединения образуются как между металлами, так и между металлами и неметаллами, имеющими большое различие в электронном строении атомов и кристаллических решеток. Fe₃C (cоединение ме-талла с неметаллом).

20 Изменение структуры и свойств стали при горячей деформации. Анизотропия горячедеформированного металла. Дефекты горячей прокатки. Для улучшения свойств слитки после гомогенизации подвергают горячей деформации, предварительно удалив верхнюю часть слитка с усадочной раковиной и нижнюю часть с загрязнениями. Потери металла при этом составляют ~20%, из них 18% приходится на верхнюю часть и 2% - на нижнюю часть слитка. Дело в том, что из-за малой степени обжатия (сечение слитка уменьшается в 2-5 раз) структура остается крупной, дендриты практически сохраняют те же размеры, только вытягиваются в направлении прокатки. Из-за крупнокристаллической структуры с утолщенными границами металл блюмсов и слябов имеет низкие механические свойства. Но значительная часть дефектов слитка "заваривается" особенно дефекты с чистыми, не покрытыми окалиной стенками (газовые пузыри, закрытые усадочные раковины, рыхлоты и др.) . Технология изготовления таких деталей обычно включает предварительное обжатие слитков на прессе или проковку для уплотнения металла, измельчения крупных дендритов и заварки дефектов. Другая часть блюмсов отправляется по заказам на ма-шиностроительные заводы, где они используются в качестве заготовок для изготовления деталей методом ковки и штамповки. А большая часть блюмсов направляется в прокатные цехи, где из них путем последовательного обжатия получают сортовой прокат разных размеров с различным профилем (круг, квадрат, шестигранник, полоса и др.) . Так же и прокатанный металл: на образцах, вырезанных поперек волокна он показывает значительно меньшие (до 2 раз) значения ме-ханических характеристик. Это явление называется анизотропией. Структура, в которой уже не различаются отдельные вытянутые зерна, а просматриваются только параллельные полоски, называется текстурой. Уменьшить разницу в свойствах вдоль и поперек прокатки можно путем проведения термической обработки с нагревом выше темпера-туры фазового превращения, то есть до появления новых равноосных зерен аустенита, из которых после охлаждения получается феррито-перлитная структура, состоящая тоже из равноосных зерен. Но пол-ностью уничтожить анизотропию не удается, потому что для полного выравнивания химического состава на месте бывших вытянутых зерен требуется многочасовая выдержка. К тому же имеющиеся в структуре вытянутые неметаллические включения и пустоты при термообработке не меняют форму, и характер их влияния на свойства остается преж-ним. К дефектам, уже имеющимся в слитке, при прокатке блюмсов и последующем переделе могут добавиться «свои», прокатные дефекты: перегрев и пережог, закаты, прокатные плены, рябизна, внутренние разрывы и еще целый ряд дефектов. Перегрев – чрезмерный рост зерна, не устраняемый последующей термообработкой по обычным режимам. Возникает при нагреве слит-ков или блюмсов под прокатку. Пережог – следующая за перегревом стадия, выражающаяся в оки-слении границ вплоть до разобщения зерен. Название получил за тем-ный цвет излома, придаваемый ему окисленной поверхностью зерен. Закаты образуются в основном от вдавливания продольных зау-сенцев, образующихся в результате частичного выдавливания металла

в момент прокатки в зазор между валками. Представляет собой прямо-линейные складки металла различной глубины, тянущиеся вдоль про-ката. Иногда заваривается при последующих проходах. Прокатные плены могут образоваться из бугорков, возникающих на поверхности прокатываемого металла, если на валках есть глубокие выкрашивания. На поверхности проката плена имеет вид несплошно-сти С-образной формы, а в объеме представляет собой язычок.

Рябизна представляет собой скопление ямок от вдавливания отс-лаивающейся во время прокатки окалины. Внутренние разрывы обычно возникают при неравномерном про-греве слитка или блюмса, когда поверхностные слои пластичны, а внутренние хуже поддаются деформации.