46 Болаттардың түрлі қышқыл орталарында қышқылға төзімділігі.

Күкірт қышқылы. Жалпы 70⁰С аустенитті хромоникельді болаттар қышқылы бар аз концентрацияға тұрақсыз келеді. Бірақ 5%-ке дейін H₂SO₄ қышқылында аустенитті болаттар молибден мен мыстың қоспасымен кішкене болса да тұрақты келеді. Ал қайнаған 30% күкірт қышқылында барлық дерлік болаттар тұрақсыз келеді. Фосфор қышқылы. Жалпы бөлме температурасында барлық аустенитті болаттар хромдық болаттарға қарағанда қышқылды орталарға тұрақты келеді. Және де қышқылды ортаға тұрақты элеменнттер ретінде ниобий және оның қорытпалары, молибден, алюминий және никель. Ал 70⁰С-тық фосфорлы қышқылда тек ЭИ943 болаты ғана тұрақты келеді (25% концентрациясымен). Қайнаған сұйықтықтарда хастеллой қорытпасы ғана тұрақты келеді (20-50% концентрациясымен), ал өте жоғарғы сұйықтықтарда қатаңбалқымалы қорытпалар ғана тұрақты келеді. Жалпы хастеллой қорытпаларының кейбір химиялық құрамы 11.3 кестеде келтірілген.

Тұзды қышқыл. Бөлме температурасында тек ЭИ943 болаты ғана тұрақты келеді. Ал қайнап тұрған қышқылдарда хастеллой қорытпасы ғана 20% ке дейін тұрақтылығымен бізге белгілі. Барлық хастеллой қортыпалары 5-30% Мо, 60-80%Ni элементтерінен тұрады. Ал кей кездерде қосымша кобальт және де басқа элементтермен легірленеді. Осы қорытпалардағы көміртек құрамына келсек оның құрамы өте минимальді түрде болуы тиіс, себебі ол осы қоыртпаларда кристаларалық жемірілуді туғызады. Тағы да бір мәселе осы қорытпалардағы жемірілу әсерін төмендетудің бірден-бір әсері ол көміртек құрамын төмендету.

Жалпы хастеллой қорытпалары өте жоғарғы жемірілу қасиетінен басқа олар жоғарғы пластикалық жағдайында (> 900Мпа, σ_0,2>400 Мпа) механикалық қасиетке ие. Бұлардан тағы да жоғарғы қасиетті термиялық өңдеу арқылы алуға болады, яғни никельді ыстыққа төзімді қорытпаларға пайдаланылатын термиялық өңдеуді осы қорытпаларға пайдаланса болады; шынықтыру+800⁰С –та ескірту. Бірақ бұл жерде максимальді түрде беріктендіру жемірілудің минимальділігіне сәйкес келеді сондықтан осындай беріктендіру термиялық әдісі әр-кезде дұрыс бола бермейді.

47 Қиын балқитын металдардың қышқылға төзімділігі.Жалпы кішкене қышқылды ерітінділердің тигізетін әсеріне қарамастан барлық дерлік қышқылға тұрақты металдар қышқылды ортада өте тұрақты келеді. Мәселен қайнаған күкірт қышқылында қышқылға төзімді хромникельмолибденмысты болаты H₂SO₄-тің 5%ке дейінгі концентрациясында жұмыс істеуі мүмкін, ал хастеллой қорытпасы H₂SO₄-тің 20%ке дейінгі концентрациясында жұмыс істеуі мүмкін (11.2 - сурет).

Жалпы қатаңбалқымалы металдардың ішінде тантал қышқылға тұрақты келеді. Ал ниобий болса қышқылға тұрақтылығы жағынан темір және никель негізіндегі қорытпалардан асып түседі, бірақ танталға жол береді. Танталдың орнына ниобиді пайдаланған оның арзандығымен түсіндіріледі. Ал жалпы ниобиді легірлеу арқылы оның технологиялық қасиеттерін біршама көтеруге болады, яғни осындай тәсіл арқылы оны танталдың қсиетіндей қасиетке жақындатуға болады.

Ал ниобиді, молибденді және танталды қоспалау олардың қышқылға тұрақтылығын көтере түседі. Ал бұл жағдайда оның концентрациясы өте жоғары болуы тиіс. Сондықтан танталды ниобимен легірлеген өте тиімді болып табылады. Танталды ниобиге қоспалау оның тұзды, фосфорлы және қайнаған күкірті қышқылындп оның тұрақтылығын көтере түседі (11.3-Сурет).

Қайнаған органикалық емес қышқылдарда молибден мен вольфрам пайдалану барысында ниобиден асып түседі бірақ танталға онша жетпейді. Олардың бағасын салыстыру барысында танталмен салыстырғанда қалған элементтер арзанырақ болады. Бірақ оларды технологиялық тұрғыдан химиялық қондырғыларда қоспалап өндіру молибден мен вольфрам үшін біршама қиындықтар туғызады.

Қиын балқымалы қорытпалар әсіресе тантал және осының қорытпалары бұған қоса молибден элементі металдардың ішінде ең қышқылға тұрақты металдар болып табылады. Осы металдарды басқа металдар төтеп бере алмайтын қышқылды ортада пайдаланған жөн.

48 Таза металдар мен қорытпалардың ыстыққа төзімділігі.Ыстыққа төзімділік металдың қышқылға төзімділігімен түсіндіріледі және оның беткі қабатында тұрақты оксидтің түзілуімен де түсіндіріледі. Тұрақты және өте мықты оксидтер бұзылуға тұрақты келеді және өте жоғарғы температураларда да мүжіліп, бұзылуға тұрақты келеді. Ыстыққа төзімділік оның бетіндегі оксидті қабыршықпен түсіндіріледі, ал ол өз кезегінде материал ішінде заз диффузиясын тудырып және оны жемірілу мен қышқылданудан сақтайды.

Болаттар мен қорытпалардың бастапқы қышқылдану үрдісі – бұл таза химиялық реакция яғни бұл жерде қышқылданушы зат өзінің эленктрондарын жоғалтады. Және өз атомдарын қышқылданушы затқа бере отырып осы атомлар арасында ионды, ковалентті байланыстар түзеді. Бірақ келесі қышқылданудың жүріуі – бұл өте күрделі процесс яғни бұл жерде мемал мен оттегі химиялық байланыс қана түзіп қоймайды, сонымен қатар көптеген қышқылданған бет арқылы оттек пен метал атомдары арасында диффузия құрайды. Өте тығыз оксидті қабат жағдайында оттықтың өсу жылдамдығы осы оттықтың өсу барысындағы атомдарының диффузиясымен түсіндіріледі.

Оксидтер дегеніміз химиялық элементтердің оттекпен байланысын атаймыз. Бұл өз кезегінде қышқылдану кезінде түзіледі. Жалпы практикалық жағынан қатты денелердің қышқылдануы маңызды орынға ие (металдар, қорытпалар). Олардың физика-химиялық реакциялары арқасында оның беткі қабатында оксид және оксид қоспасы бар күрделі зат түзіледі. Егерде олар өте жоғарғы температураларда пайда болса онда мұны оттық деп атаймыз. Химиялық байланысы бойынша оксидтер ионды және ковалентті болып бөлінеді. Қатты оксидтер ионды-ковалентті байланысы бар химиялық байланыстарға жатқызамыз. Бұл жағдайда ионды байланыс негізгі оксидтерде пайда болады (магниде, кальциде, бариде т.б.). Ал ковалентті байланыс қарапайым күрделі амфотерлі және қышқылды қорытпаларда пайда болады. Осы себептерге байланысты барлық оксидтер 0,4 температура жағдайында өте мортты зат болып келеді. Жалпы тәртіп бойынша оксидтер химиялық жемірілу кезінде түзіледі, яғни осы ісамал кезінде металдық материалдар сыртқы ортамен байланысының арқасында оның мүжіліп бұзылуы байқалады. Кейбір легірлеуші элементтер қорытпалар мен металдардар ыстыққа төзімді материалдар жинақтау барысында газдық жемірілуден қорғайтын беткі қабат түзіуі мүмкін. Олар металды қорғайтын оксидтер құрамына кіретіндіктен олар оның диффузия атомына қиындықтар тудырады және қышқылдану процесінің барлық жағдайын тежейді. Өте жоғарғы дисперсті оксидтер бөлшектері де модификациялық құбылысқа ие, яғни кристаллизация басталуының орталығы бола тұра олар негізгі фаза түйіршігінң ұсақталуына әкеп соғады. Тіпті оксид бөлшектері қорытпалардың ыстыққа төзімді қасиетін жоғарлатады, олар өз кезегінде матрица көлемінде жеке дара болып бөлінеді. Олар дислокацияның қозғалысына қарсы қорған болады және оның жылжуын тежейді. Және осы дислокациялық қозғалысты тежей отырып осы құбылыс дислокацияның одан ары қарай өсіп кең түрде қанат жаюына кедергі болады.

49 Ыстыққа төзімді материалдардың легірлеуші элементтерін таңдаудағы талаптар.бұл қорғаныс қызметін атқарады-бұл басқа металдарға ұқсағанда оттегіне өте-мөте ұқсас келеді. Таза металдар ауадағы қышқылдану жылдамдығына қарай және жұмыс істеу темературасы арақашықтығына қарай бес топқа бөлінеді

Таза металдардың ыстыққа төзімділігі. Өте нашар- Mg- Тозған оксидтер, Нашар- Nb, Ta, Mo, W, Ti, Zr- Нашар қорғаныс қабаты бар тығыз орналасқан оксидтер, Қанағаттанарлық- Cu, Fe, Ni, Co- Үлкен ақауы бар тығыз орналасқан оксидтер, Жақсы- Al, Zn, Sn, Pb, Cr, Mn, Be- Жақсы қорғаныс құрамы бар тығыз орналасқан оксидтер, Өте жақсы- Au, Ag, Pt.

Ыстықа тұрақты легірлеуші элементтерге деген талап келесі мәселелерден тұрады:

- оның элементінің саны және оның диффузиялық қозғалысы беткі қабатын толыққанды жауып жату керек:

- ал оның оксиді өте тығыз болуы қажет және шытынамай металдың беткі қабатымен тығыз байланыс құрауы керек;

- Оның бойынан тоқ өту барысында химиялық тұрақтылығы және электр тоғына деген тұрақтылығы біошама жоғары болуы тиіс;

- балқу температурасы мен сублимациясы жоғары болуы тиіс;

- жеңіл еритін эвтектика түзбеуі тиіс.

Стыққа тұрақтылыққа қатысты металдар мен легірленген болаттардың пайдалануының шекті температурасын анықтайды:

- Al – 400 °C; Cu – 450; Fe, Ti – 500; Mo – 600; Ni, W –800; Cr – 100 °C;

- Fe-8-10% Cr – 700-750 °С; - Fe-7-9% Cr–1,5-2,0%Al - 900 °С;

- Fe-12-14% Cr – 750-800 °С; - Fe-12-20% Cr–3-4%Al – 900-1000 °С;

- Fe-16-18% Cr – 850-900 °С; - Fe-18-20% Cr–3-4%Al – 1100-1200 °С;

- Fe-25-30% Cr – 1050-1100 °С; - Fe-20-25% Cr–3-5%Al – 1200-1250 °С;

- Fe-30% Cr–5%Al – 1300 °С.