КРАСОВСКИЙ_УП

Влияние наклепа на свойства стали. Упрочнение металла и изменение его свойств под влиянием пластической деформации называется наклепом. Основные изменения свойств металла происходят из-за искажения кристаллической решетки в результате вытягивания в направлении деформации (волочения проволоки, штамповки листов, изгиба, деформации арматуры и т. п.). В строительстве для повышения предела текучести арматуры железобетонных конструкций пользуются наклепом, для чего её скручивают или вытягивают в холодном состоянии. Наряду с повышением прочности наклепанного металла происходит снижение пластических свойств (уменьшается относительное удлинение и ударная вязкость).

Явление наклепа неустойчиво. В наклепанном металле даже при комнатной температуре очень медленно, но самопроизвольно начинают протекать процессы, приводящие к снятию искажений в решетке и форме зерна. Для ускорения этих процессов повышают температуру.

Возвратом называют процесс ускорения восстановления кристаллической решетки, т. е. снятия искажений путем нагрева малоуглеродистой стали до 200…400 °С, что приводит к некоторому снижению твердости и прочности и повышению пластичности. Полное восстановление свойств металла достигается повышением температуры до 600 °С. Этот процесс сопровождается перекристаллизацией деформированных зерен в новые равновесные структуры и называется рекристаллизацией.

Старение – процесс деформирования металла. Наличие в сплавах частиц окислов и нитридов железа при деформировании кристаллической решетки приводит к значительному снижению пластических свойств стали и образованию трещин. В обычных условиях процесс старения идет очень медленно и ускоряется только с повышением температуры. Старению способствует вибрационная нагрузка (в мостах), а замедлить его можно путем введения присадок (алюминия, титана), связывающих вредные примеси.

15.10. Металлы, применяемые в строительстве

В настоящее время нет единой классификации сталей. Существует много признаков, по которым классифицируют стали, но они не могут быть однозначными для большого числа различных марок сталей. Рассмотрим классификацию сталей по наиболее общим признакам.

По химическому составу стали условно подразделяют:

–на углеродистые (низколегированные стали);

–легированные (низколегированные 0…2,5 %, легированные 2,5…10 %, высоколегированные – более 10 % легирующих элементов при сохранении железа в сплаве более 45 %) и сплавы на основе железа при содержании железа менее 45 %.

По назначению стали можно разделить:

–на конструкционные (строительные, машиностроительные и стали с особыми свойствами);

201

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

–инструментальные (для режущего, измерительного инструментов, штамповые);

–с особыми физическими свойствами (теплоустойчивые, жаростойкие, жа-

ропрочные, коррозионностойкие).

По структуре (очень условная классификация):

–равновесного состояния (доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные);

–по основной структуре при охлаждении на воздухе (перлитные, бейнитные, мартенситные, ледебуритные, ферритные, аустенитные).

По качеству стали подразделяются:

–на стали обыкновенного качества (Р = 0,040 %, S = 0,050 %),

–качественные (Р = 0,035 %, S = 0,035 %),

–высококачественные (Р = 0,025 %, S = 0,025 %),

–особовысококачественные (Р = 0,025 %, S = 0,015 %).

Главными качественными признаками стали являются более жесткие требования по химическому составу и, прежде всего, по содержанию примесей.

Категория обыкновенного качества может относиться только к углеродистым сталям.

Углеродистые стали

В углеродистых сталях помимо основы – железа – содержится ряд постоянных примесей, являющихся следствием специфических особенностей металлургического производства (Mn, Si), невозможности их полного удаления (S, P, O, N, H) или случайных примесей (Cr, Ni, Cu).

Влияние углерода. Углерод С вводится в сталь специально и существенно влияет на свойства стали даже при незначительном изменении содержания.

В зависимости от содержания углерода стали подразделяются на конструкционные (0,05…0,85 %С) и инстру-

ментальные (0,6…1,4 %С) (рис. 15.11).

Для медленно охлажденных сталей НВ и σ в с повышением содержания углерода увеличиваются, а вязкость и пластичность уменьшаются. Это связано с изменением количества цементита и феррита в структуре стали. Увеличение содержания углерода влияет на технологические свойства стали. Ковка становится невозможной в холодном и затрудняется в горячем состояниях, увеличивается трудоемкость обработки резанием, ухудшается свариваемость, однако литейные свойства улучшаются.

202

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Влияние постоянных примесей. Содержание Mn и Si обусловлено процессом выплавки стали. Для того чтобы освободиться от закиси железа FeO, образующейся при выплавке и ухудшающей свойства стали, вводят Mn и Si. Этот процесс называется раскислением стали. При этом содержание Mn не должно превышать 0,75 % , а Si – 0,35 %. Содержание Mn и Si в таком количестве практически не оказывает влияния на механические свойства углеродистых сталей. Более высокое содержание этих элементов существенно изменяет свойства стали и влияет на трудоемкость механической и термической обработки. Стали, содержащие более 1 % Mn и 0,8 % Si, являются специальными.

S и P – вредные примеси. Содержание их более 0,05 % каждой резко ухудшает качество стали. Вредное влияние S связано с явлением красноломкости стали (повышенной хрупкостью) в горячем состоянии при ковке и прокатке. Красноломкость объясняется образованием эвтектики S и Fe и tпл = 988 °С (значительно ниже tпл стали). При кристаллизации эвтектика располагается на границах зерен, при нагревании плавится, связь между зернами нарушается, и сталь становится хрупкой. Красноломкость снижается введением Mn, образующего с S сульфид марганца с tпл = 1620 °С.

Вредное влияние P заключается в резком увеличении хрупкости стали при нормальной температуре (хладноломкости). Фосфор, растворяясь в феррите, существенно увеличивает его хрупкость при обычных температурах. Вредное влияние фосфора усиливается при повышении содержания углерода. Однако для облегчения обрабатываемости автоматных сталей (с содержанием до 0,3 % С) допускается повышенное содержание Р (до 0,15 %) и S (до 0,2 %).

Газы (H, O, N) содержатся в стали в небольших количествах в зависимости от способа производства и ухудшают свойства стали.

Сталь углеродистая обыкновенного качества

Углеродистые стали обыкновенного качества применяют в строительстве наиболее широко как самые дешевые, технологичные и обладающие необходимым комплексом свойств при изготовлении металлоконструкций массового назначения. Эти стали в основном используют в горячекатаном состоянии без дополнительной тепловой обработки (ТО). Они имеют феррито-перлитную структуру, иногда подвергаются прокату (ТО).

Горячекатаные стали. В зависимости от назначения и гарантируемых при поставке свойств они делятся на 3 группы:

А – регламентируются механические свойства (химический состав не нормируется). Поэтому эта группа сталей применяется в узлах, не подвергаемых горячей обработке (ковке, штамповке, ТО, т. е. механические свойства сохраняются);

Б – регламентируется химический состав без гарантии механических свойств. Поэтому их применяют при горячей обработке, технология которой зависит от состава стали, а конечные механические свойства определяются самой обработкой;

203

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

В – регламентируются механические свойства и химический состав. Используется для сварных конструкций, так как свариваемость определяется составом, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Такие стали дороже чем стали групп А и Б.

Углеродистые стали обыкновенного качества бывают спокойными (сп),

полуспокойными (пс) и кипящими (кп). В их составе содержится различное ко-

личество Si: сп – 0,12…0,30 %, пс – 0,05…0,17 %, кп ≤ 0,07 %.

Каждая марка стали может иметь различную категорию в зависимости от количества нормируемых показателей химического состава и механических свойств.

Обозначаются углеродистые стали буквами Ст, за которыми следуют цифры, указывающие порядковый номер марки стали (а не содержание углерода, хотя с увеличением номера марки от Ст1 до Ст6 содержание углерода растет). Группы Б и В указываются впереди марки, А – не указывается.

Наибольшее применение в строительстве для изготовления сварных конструкций находит сталь Ст3. По сравнению с ней стали марок от Ст4 до Ст6 значительно хуже свариваются, а Ст0–Ст2 – менее прочны. В качестве арматурной стали из числа углеродистых чаще используют Ст5 (класс А-II).

Степень раскисления стали мало влияет не прочность и пластичность стали, однако по ударной вязкости и хладноломкости кипящие стали существенно отличаются от спокойных. Объясняется это наличием N, не связанного в нитриды, и высоким содержанием вредных примесей P, S, O, N.

Термоупрочненные стали. Сущность метода получения таких сталей состоит в том, что по окончании прокатки сталь из аустенитного состояния охлаждается ускоренно, в результате чего образуются низкотемпературные продукты распада аустенита. При этом прочность стали возрастает в 1,3…1,5 раза при сохранении высоких значений пластических свойств, понижается порог хладноломкости и склонность к деформативному старению. Для сварных конструкций выпускаются стали марок ВСтТ СП, ВСтТпс и ВСтТкп.

Углеродистые качественные конструкционные стали выплавляются в мартеновских и электрических печах и предназначаются для изготовления конструкций и режущего, мерительного и штамповочного инструмента небольших размеров. Сталь в соответствии с требованиями может поставляться в термически обработанном состоянии (отожженная, нормализованная, высокоотпущенная). Марки сталей обозначают двузначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента (05, 08, 10, 15…80, 85). Для сталей, полностью не раскисленных (при С ≤ 0,2 %), в обозначении появляются индексы сп, пс, кп (15кп). Для спокойных сталей индекс не указывается.

Инструментальные качественные углеродистые стали предназначены для изготовления различного инструмента. Марки этих сталей обозначаются буквой У и цифрой, указывающей содержание углерода в десятых долях процента

(У7, У8, У9 …У13).

204

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Сталь низколегированная конструкционная.

При введении в углеродистые стали специальных легирующих добавок (Cr, Mn, Ni, Si, W, Mo, Ti, Co, Cu, V и др.) достигается значительное улучшение их физико-механических свойств (повышение предела текучести без снижения пластичности и ударной вязкости и т. д.).

Легирующие добавки, растворяясь в железе, искажают и нарушают симметрию его кристаллической решетки, так как они имеют другие атомные размеры и строение внешних электронных оболочек. Чаще всего увеличивается карбидосодержащая фаза за счет уменьшения углерода в перлите, что соответственно увеличивает прочность стали. Многие легирующие элементы способствуют измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно увеличивает вязкость стали. Большое значение на практике имеет способность большинства легирующих элементов повышать прокаливаемость стали на значительную толщину, задерживая переход аустенита в другие структуры, что создает возможность закаливать стали при умеренных скоростях охлаждения. При этом уменьшаются внутренние напряжения и снижается опасность появления закалочных трещин.

По назначению легированные стали разделяют на три класса: конструкционные (строительные и машиностроительные), инструментальные и стали с особыми физико-химическими свойствами. Для обозначения марок сталей принята буквенно-цифровая система с использованием следующих букв для обозначения легирующих элементов: С – кремний, Г – марганец, Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам и т. д. Цифры, стоящие перед буквами, показывают содержание углерода в конструкционных сталях в сотых долях процента, в инструментальных – в десятых долях процента. Цифры, стоящие за буквами, показывают содержание легирующих элементов в процентах. Если содержание элементов не превышает 1,5 %, то цифры не ставят.

По химическому составу легированные стали делят на три класса: низколегированные с общим содержанием легирующих элементов до 2,5 %; среднелегированные – 2,5…10 % и высоколегированные, содержащие выше 10 % таких элементов.

В зависимости от структуры, которую получают легированные стали после нормализации, их делят на пять классов: перлитная, мартенситная, аустенитная, ферритная и карбидная (ледебуритная). Большинство конструкционных и инструментальных сталей относятся к сталям перлитного класса. Они содержат не более 5…6 % легирующих элементов и хорошо обрабатываются давлением и резанием. После нормализации имеют структуру перлита (сорбита, троостита), а после закалки и отпуска заметно повышают механические свойства.

Наибольшее применение в строительной технике для металлических конструкций получили низколегированные стали марок 10ХСНД, 15ХСНД, 16ГС, 10Г2СД и др.

Буква «А» в конце марки – указывает на высококачественность стали (30ХГСА), в середине марки – то, что сталь легирована азотом (16Г2АФ), а в начале марки – то, что сталь повышенной обрабатываемости (А35Г2).

205

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Индекс «АС» в начале марки указывает на то, что сталь автоматная со свинцом (АС35Г2).

Индекс «Ш» в конце марки – признак особовысококачественных сталей (30ХГСА-Ш). Сталь, не содержащая в конце марки букв А или Ш относятся к категории качественных (30ХГС).

Высоколегированные стали иногда шифруют по порядковому номеру разработки и освоения на заводе. Для завода «Электросталь» перед порядковым номером стоят индексы ЭИ и ЭП. (например, Р6М5Ф2К8 – ЭП 658, а жаропрочная сталь 37Х12Н8Г8МФБ – ЭИ 481).

Арматурные стали

Для армирования железобетонных конструкций применяют стержневую, проволочную, канатную (прядевую) арматуру, а также короткие стальные отрезки (фибры) при дисперсионном армировании бетона.

Арматуру различают:

1)по условиям применения в конструкциях – ненапрягаемую, напрягаемую, натягиваемую на упоры и бетон;

2)по характеру поверхности – гладкую и периодического профиля;

3)по способу изготовления и последующей термической или механической обработке – горячекатаную, термически и термомеханически упрочненную, холоднотянутую, упрочненную вытяжкой;

4)по назначению – рабочую, распределительную, монтажную, хомуты;

5)в зависимости от механических свойств арматура делится на классы.

Все классы стержневой арматуры обозначают «А», проволоки «В», проволочных канатов «К». Малый индекс означает отличительные свойства этой арматуры: А – горячекатаная стержневая; Ат – стержневая термомеханически и термически упрочненная; В – гладкая проволока; Вр – рифленая проволока; Ас – сталь северного исполнения.

Римская цифра обозначает порядковый номер класса данного вида арматуры, который соответствует определенным прочностным и другим механическим характеристикам А-I, А-II и т. д. Индексы с, к, в соответствуют свариваемой, коррозионно-стойкой, упрочненной вытяжкой: Ат-III с, А-III в.

При обозначении класса арматурных канатов ставят арабскую цифру обозначающую количество проволок к-7, к-19.

Класс арматуры обозначается числом выступов между двумя выпуклыми метками, наносимыми при прокатке А-III o\\\o; А-IV o\\\\o. Чем выше класс, тем больше прочность. Стали классов А-I, А-II, А-III используют для ненапрягаемых конструкций, а более высокопрочные применяют для предварительно напряженных конструкций.

По химическому составу арматурную сталь разделяют на низкоуглеродистую (С до 0,23 %) В-I, Вр-I; углеродистую общего назначения (С до 0,49 %) А-I, А-II; углеродистую конструкционную сталь марок 65…85 В-II, Вр-II; низколе-

гированную А-II …А-VI, Ат-IVc…Ат-VII.

206

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Сортамент прокатного металла и металлоизделий в строительстве очень разнообразен.

Прокат: уголки, двутавры, тавры, рельсы, швеллеры, трубы с наружным диаметром 8…420 мм и т. д.

Сортовая сталь: круглая (диаметром 10…210 мм); квадратная (сторона квадрата 10…100 мм); полосовая (ширина 12…20 мм, толщина 4…60 мм) применяется для изготовления связей, хомутов, бугелей.

Листовая сталь толщиной 0,9…12 мм, шириной и длиной от 710×1420 до 1800×10000 мм; может быть в виде широкополосных листов, волокнистого профиля, кровельной стали.

Металлические изделия: болты с различными видами головок диаметром 6…48 мм и длиной 15…300 мм, гайки, шайбы, шплинты, анкеры.

Канаты стальные (тросы) диаметром 4,8…65 мм, с разрывным усилием

950…234000 кгс.

Высоколегированные конструкционные стали, содержащие более 10 % легирующих элементов, обладают специальными свойствами (нержавеющие, кислотостойкие, жаростойкие). Их используют для специальных целей.

Чугуны, применяемые в строительстве

По сравнению со сталью чугун отличается более высоким содержанием С ( ³2 %), лучшими литейными и худшими пластическими свойствами.

Влияние углерода (С). Он определяет структуру и свойства чугуна. С повышением содержания углерода ухудшаются механические свойства серого чугуна, что объясняется увеличением количества включений графита, ослабляющих литейные свойства чугуна, позволяя получать качественное тонкостенное литье. Содержание углерода в чугуне должно быть менее 4,3 %

Влияние примесей. Кремний Si является графитообразующей примесью. Способствуя выделению графита, кремний обусловливает рост его пластинок, что ухудшает качество отливок. Поэтому содержание кремния ограничивается, например, в литейных чугунах 1…3 %.

Марганец Mn влияет в обратном направлении – ускоряет охлаждение, отбеливает чугун (увеличивает количество цементита и способствует более мелким выделениям графита). Марганец устраняет влияние кремния, но увеличивает усадку и хрупкость. В сером чугуне содержание марганца ограничивается

0,5…1 %.

Сера S – понижает жидкотекучесть, увеличивает усадку, вызывает хрупкость и склонность к образованию трещин. Ограничивается 0,08…0,12 %.

Фосфор повышает твердость чугуна, а вязкость снижает, т. е. ухудшает механические, но улучшает литейные свойства, понижает температуру плавления, увеличивает жидкотекучесть, способствует хорошему заполнению форм. Содержание фосфора ограничивается 0,1…0,9 %, в высококачественном литье 0,4 %

Изменяя скорость охлаждения, можно при одном и том же химическом составе получить структуру белого и серого чугуна. Высокая скорость охлажде-

207

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ния вызывает образование цементита, замедленное – выделение углерода в виде графита.

В зависимости от условий кристаллизации графит образуется различной формы: пластинчатый (серый чугун), шаровидный (высокопрочный чугун) и хлопьевидный (ковкий чугун). Белый чугун содержит углерод в виде цементита – Fe3C.

Серый чугун маркируется буквами СЧ с добавлением двух чисел: первое означает σв – предел прочности при растяжении, второе σи – при изгибе в 10 МН/м2. Серый чугун обладает высокими литейными свойствами, хорошо обрабатывается, менее хрупок, чем белый, ему присущи хорошие антифрикционные свойства. Серый чугун применяют для отливок и называют литейным.

Высокопрочный чугун – серый чугун с округлой формой графита (за счет Mg или Cr), обладает высокой прочностью, повышенной пластичностью, ударной вязкостью. Маркируется высокопрочный чугун ВЧ σВ − δ (например, ВЧ 45-5 – 450 МН/м2 и δ = 5 %). Сейчас его применяют вместо сталей или ковкого чугуна для особо нагруженных деталей.

Ковкий чугун – белый, графитизированный термической обработкой (отжигом, томлением) при иемпературах 950…1000 °С. Чешуйчатые включения в меньшей степени снижают механические свойства. У него большая прочность, повышенная пластичность. Маркируется чугун КЧ σв – δ % (КЧ 30-6, КЧ 37-12).

Цветные металлы и сплавы

Цветные металлы и сплавы весьма разнообразны по своему составу и свойствам. Принцип получения цветных сплавов основан на свойстве многих металлов образовывать в расплавленном состоянии однородные смеси. Их используют в основном, когда требуется высокая коррозионная стойкость, электро- и теплопроводность, повышенные декоративные качества. К числу цветных металлов, широко применяемых в промышленности, относятся медь, алюминий и их сплавы.

Медь и сплавы на ее основе – металл красноватого цвета, мягкий (НВ 400 МПа), пластичный, тягучий в холодном состоянии, отличающийся высокой теплопроводностью (λ =400 Вт/(мК)), электропроводностью и плотностью 8960 кг/м3. Прочность меди 180…240 МПа невысока, температура плавления 1080 °С. Коэффициент линейного расширения меди ТКЛР в 1,7 раза выше, чем у железа. Она коррозионно-стойкая и образует на поверхности красивую темную плёнку углекислых соединений меди, называемой патиной.

Медь встречается главным образом в рудах в виде сернистых соединений в количестве до 3 %, содержащих в своем составе также цинк, серу, железо и другие металлы. Медные руды предварительно обогащают методом флотации. Полученный концентрат содержит от 15 до 30 % меди.

Около 50 % меди применяют в электротехнике. В строительстве медные листы толщиной 0,4…0,6 мм используют для устройства красивых и долговечных кровель, водосточных систем и водопроводных труб. Из сплавов меди основными являются: бронзы – сплавы меди с оловом, кремнием алюминием, марганцем и др.; латунь – сплав меди с цинком; мельхиор, константан – сплав меди с никелем.

208

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Бронзы. Прочность их такая же как у меди, твердость существенно выше (НВ = 600…1600). Бронзы отличаются хорошими литейными свойствами и коррозионно-устойчивы. Применяют их для декоративных целей, в сантехнике и для специальных целей.

Латуни – сплавы меди с цинком (10…40 %); прочность и твердость более высокая, чем у меди НВ = 500…700; Rр = 250…600 МПа. В строительстве латунь используют для декоративных элементов и санитарно-технических устройств. В некоторых странах латунные трубы используют в отопительных и водопроводных системах, которые отличаются очень высокой долговечностью.

Алюминий является самым распространенным металлом в природе. Если содержание железа в природе составляет 4,5 %, то алюминия – 7,5 %. Алюминий в природе находится в химически связанном состоянии в виде алюмосиликатов и окиси алюминия Аl2O3 – глинозема, который является основным сырьем для промышленного получения алюминия. Алюминий – легкий серебристый металл, обладающий низкой прочностью при растяжении σв = 80…100 МПа и твердостью НВ20, малой плотностью 2700 кг/м3, стоек к атмосферной коррозии. В чистом виде (краски, газообразователи, фольга) в строительстве применяется редко. Для повышения прочности в него вводят легирующие добавки и используют технологические приемы. Алюминиевые сплавы делят на литейные, применяемые для отливки изделий (силумины) и деформируемые (дюралюмины), идущие для прокатки профилей, листов и т. д.

Силумины – сплавы алюминия с кремнием (до 14 %) обладают высокими литейными качествами, малой усадкой, прочностью σв = 200 МПа, твердостью НВ50…70 при достаточно высокой пластичности δ = 5…10 %. Механические свойства силуминов можно существенно улучшить путем модифицирования, вводя в сплав перед разливкой небольшое количество модификаторов.

Дюралюмины – сложные сплавы алюминия с медью и другими металлами. Их свойства улучшают термической обработкой (закалкой при температуре 500...520 °С с последующим старением, которое осуществляют на воздухе в течение 4…5 суток или при нагреве на 170 °С в течение 4…5 часов).

Все алюминиевые сплавы поддаются сварке, но она осуществляется более трудно, чем сварка стали, из-за образования тугоплавких окислов Аl2O3.

Основными недостатками алюминиевых сплавов, кроме их высокой стоимости, являются сравнительно низкий модуль продольной упругости, высокий коэффициент линейного расширения и относительная сложность выполнения соединений.

Титан в последнее время начал применяться в разных отраслях техники благодаря ценным свойствам: высокой коррозионной стойкости, меньшей плотности (4500 кг/м3) по сравнению со сталью, высоким прочностным свойствам, повышенной теплостойкости. На основе титана создаются легкие и прочные конструкции с уменьшенными габаритами, способные работать при повышенных температурах.

209

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

15.11. Коррозия металлов и способы защиты от неё

Коррозия – процесс химического или электрохимического разрушения металлов под действием окружающей среды. Ежегодно от коррозии теряется около 10 % производимых металлов.

В процессе химического разрушения на поверхности металла образуется пленка из продуктов коррозии, обычно окислов. В некоторых случаях эта пленка может защищать лежащий под ней металл от дальнейшей коррозии. Сравнительно плотные окислы пленки образуются на поверхности алюминия, свинца, олова, никеля, хрома. При окислении железа в сухом воздухе или в атмосфере сухого кислорода образуется достаточно плотная пленка, она по мере роста растрескивается и отслаивается от металла. Чаще всего химическая коррозия происходит в среде сухих газов при высокой температуре или в жидкостях неэлектролитах (окисление металла в спирте, бензине, нефти, мазуте и т. д.)

При электрохимической коррозии металл разрушается вследствие его растворения в жидкой среде, являющейся электролитом. Атомы в узлах кристаллической решетки металла при контакте с раствором электролита переходят в раствор в форме ионов, оставляя эквивалентное количество электронов в металле. Переход атомов металла в ионы и растворение их в жидком электролите определяется величиной нормального электродного потенциала. Он характеризует то напряжение электрического тока, которое надо приложить к границе раздела твердого металла с жидким электролитом, чтобы воспрепятствовать переходу иона металла в раствор. Чем отрицательнее нормальный электродный потенциал, тем более резко выражено стремление металла к растворению в электролитах (например, свинец растворяется значительно медленнее, чем железо). Данный вид коррозии может возникнуть при контакте двух разнородных металлов в присутствии электролита, когда между этими металлами возникает гальванический ток. В гальванической паре любых двух металлов будет растворяться тот металл, который обладает более отрицательным электродным потенциалом. Гальванические пары при коррозии образуются не только между отдельными участками контактирующих металлов, но и между микроскопически малыми кристалликами одного и того же сплава, если они различаются по химическому составу и физическим свойствам. В результате возникает коррозионное разрушение, которое может проникнуть очень глубоко и идти по границам раздела зерен (межкристаллическая коррозия). Например, в перлите феррит более электроотрицателен, чем цементит, он и будет разрушаться в соответствующих условиях.

Таким образом, электрохимическая коррозия – это разрушение сплава, сопровождающееся появлением электрического тока в результате множества микрогальванических элементов на корродирующей поверхности металла.

На скорость растворения металла в электролите влияют примеси, способы обработки металла, концентрация электролитов. Металл, находящийся под нагрузкой, корродирует значительно быстрее ненагруженного, так как нарушается целостность защитной пленки и образуются микротрещины (коррозионное

210

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com