МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
В.А.Худяков
Материаловедение
Лекционный курс. Часть 2.
Пенза,
2011
Содержание
Лекция 12. Коррозионностойкие материалы 3
12.1. Виды коррозионностойких материалов 3
12.2. Атмосферокоррозионностойкие стали 4
12.3. Коррозионностойкие стали 5
12.4. Хромистые стали 6
12.5. Хромоникелевые нержавеющие стали 7
12.6. Неметаллические коррозионностойкие материалы 10
Лекция 13. Стали и сплавы, работающие при высоких температурах 10
13.1. Требования, предъявляемые к материалам, работающим в условиях повышенных температур 10
13.2. Стали для паровых турбин 13
13.3. Материалы для газовых турбин 15
13.4. Клапанные стали 16
13.5. Жаростойкие стали 17
Лекция 14. Стали и сплавы, работающие при низких температурах 18
14.1. Влияние низких температур на свойства металлов 18
14.2. Стали для изделий, работающих при низких климатических температурах 18
14.3. Криогенные стали и сплавы 19
14.4. Алюминий и его сплавы 20
14.5. Медь и ее сплавы 21
Лекция 15. Применение цветных металлов и сплавов 22
15.1. Особенности применения цветных металлов и их сплавов 22
15.2. Медь и ее сплавы 22
15.3. Алюминий и его сплавы 25
15.4. Магний и его сплавы 29
15.5. Титан и его сплавы 31
15.6. Антифрикционные сплавы 34
Лекция 16. Неметаллические материалы 36
16.1. Пластмассы: свойства и классификация 36
16.2. Термопластичные полимеры и пластмассы 37
16.3. Термореактивные полимеры и пластмассы 40
16.4. Экономический эффект от применения пластмасс 44
16.5. Резины 44
16.6. Стекло 44
16.7. Керамика 45
Лекция 17. Наноматериалы 46
17.1. Сущность наноматериалов и нанотехнологий 46
17.2. Свойства наноматериалов и их применение 49
Лекция 12. Коррозионностойкие материалы
12.1. Виды коррозионностойких материалов
Коррозионностойкие материалы подразделяются на две основные группы: металлические сплавы и неметаллические материалы.
Среди коррозионностойких металлических сплавов наибольшее применение находят атмосферокоррозионностойкие стали и коррозионностойкие стали, применяемые для изготовления оборудования, работающего в контакте с агрессивными средами в химической промышленности и других отраслях техники.
Наиболее важными техническими коррозионностойкими сталями являются хромистые и хромоникелевые стали.
Коррозионную стойкость сталей и сплавов обычно оценивают по десятибалльной шкале.
12.2. Атмосферокоррозионностойкие стали
Это низколегированные стали, содержащие медь, фосфор, хром, иногда мышьяк (10ХНДП, 15ХСНД, 10ХДП, 10ХСНД и др.). Толщина металлоконструкций из АКС за 20-30 лет работы уменьшается в 2-3 раза меньше, чем толщина конструкций из обычных углеродистой и низколегированной сталей.
Более высокая стойкость на первом периоде работы достигается образованием поверхностных пленок, содержащих оксиды хрома и фосфиды, а при продолжительных сроках - накоплением на поверхности благородного металла - меди.
12.3. Коррозионностойкие стали
Коррозионностойкие (нержавеющие) стали отличаются устойчивостью к электрохимической коррозии. Процессы, развивающиеся при электрохимической коррозии, подобны процессам, протекающим в гальваническом элементе. Скорость протекания процесса определяется величиной электрического тока, возникающего в коррозионном элементе. Коррозионный ток можно уменьшить разными путями и, в частности, путем легирования. Стали легируют хромом или хромом совместно с никелем.
Хром имеет отрицательный электрохимический потенциал, но в окислительных средах (влажная атмосфера, азотная кислота) переходит в пассивное состояние, т.е. приобретает высокую коррозионную стойкость за счет возникающих на поверхности тонких окисных пленок или пленок адсорбированного кислорода.
При легировании хромом железо, а также сталь становятся пассивными, приобретая на воздухе и в окислительных средах положительное значение электрохимического потенциала. При переходе в пассивное состояние коррозионный ток резко снижается и анодное растворение железа и стали прекращается. У нержавеющих сталей имеется три границы устойчивости при легировании хромом: 12 % (стойкость в разбавленной HNO3 и нейтральных средах), 17 % (стойкость в горячей HNO3 и влажной атмосфере) и 35,8 % (стойкость к общей и локальной коррозии в таком агрессивном растворе, как 30 % FeCl3 и т.д.).
Дополнительное легирование определенными элементами (никелем, марганцем, азотом и т.д.) позволяет получать стали, которые после закалки приобретают однофазную аустенитную структуру. Однофазные стали обладают меньшей электрохимической неоднородностью корродирующей поверхности и это уменьшает коррозионный ток.