презентация / к лекции спец. сплавы
.docКоррозия металлов - это окислительно-восстановительный процесс, при котором атомы металла окисляются и переходят в ионы, например:
Fе - 2е = Fe2- Сu - 2е = Сu2-
Окисление железа при высокой температуре представляет собой пример коррозии в результате непосредственного химического взаимодействия между металлом и кислородом воздуха.
Поверхность металла всегда неоднородна, что приводит к межгальванического коррозионного тока.
Анодным процессом называется реакция самопроизвольной ионизации (окисления) атомов металла, находящегося в контакте с электролитами:
Ме Men+ + nе.
Катодным процессом при электрохимической коррозии называется реакция самопроизвольного восстановления окислителей среды освободившимися при ионизации атомов металла электронами.
Одни участки поверхности являются анодами (обычно это феррит, аустенит), другие – катодами (дисперсные фазы). Пока коррозионный элемент разомкнут, на анодных и катодных участках реакции в прямом и обратном направлении проходят с одинаковой скоростью. В замкнутом коррозионном элементе скорости реакции во всех направлениях становятся неодинаковыми. Значение коррозионного тока определяется скоростью реакции.
Фазовый состав и структура при одном и том химическом составе влияют на коррозионные свойства.
Однофазные структуры боле коррозионно-стойки, чем многофазные, т.к. анодами в них являются дефектные участки. А при коррозии разрушаются лишь анодные участки. Мелкокристаллические материалы корродирует быстрее, чем крупнокристаллический, тем более монокристалл. Этим объясняется высокая коррозионная стойкость однофазных закаленных сталей.
На коррозионную стойкость влияет образование пленки продуктов коррозии на поверхности. Электролит может растворять пленку, ухудшая коррозионные свойства. Растворимость таких пленок у различных металлов в разных средах разная. Пассивное состояние металла к коррозии связывают с образованием пленки.
Электроположительные металлы (золото, платина, палладий, серебро, олово и свинец) обладают коррозионной стойкостью во многих средах, кроме концентрированных кислот.
Латуни стойки к равномерной коррозии, но склонны к коррозионному растрескиванию во влажной атмосфере, поэтому им необходим отпуск.
Бронзы и латуни не подвержены кавитационной коррозии, разрушающей подводную часть быстроходных речных и морских судов, сохраняют высокий предел выносливости в этой среде. Подводная часть судов не обрастает морскими организмами из-за токсичности меди.
Титан и его сплавы обладают коррозионной стойкостью во всех средах (и кислотах).
Алюминий, образуя оксидную пленку, обладает высокой коррозионной стойкостью. Легирующие элементы ухудшают эти свойства, особенно железо. Алимиево-марганцовистые и алюминиево-магниевые сплавы не уступают чистому алюминию. Алюминий и его сплавы склонны к контактной коррозии (при контакте с электроположительными элементами). Поэтому для защиты алюминия стальные болты покрывают кадмием или цинком.
Металлы, склонные к пассивированию, используют как лерирующие.
Хромистые стали. 12-20Х13 хорошо свариваются, в отожженном состоянии пластичны, имеют повышенную ударную вязкость, могут подвергаться холодной обработке давлением. 30-40Х13 подвергаются только горячей обработке давлением, плохо свариваются.
12Х13 используют в изделиях, изготавливаемых штамповкой и сваркой (лопатки гидравлических турбин, емкости, арматура).
20-30Х13 применяются после термического улучшения для деталей машин и приборов (шестерни, валы, пружины), работающих при циклических нагрузках в коррозионной среде.
Заэвтектоидная сталь 40Х13 (50 НRС) по свойствам похожа на инструментальную. Применяется для изготовления хирургического инструмента, шарикоподшипников и т.д.
Для уменьшения межкристаллитной коррозии: 1) вводится титан, 2) уменьшение содержания углерода. Все способы борьбы с появлением склонности к межкристалитной коррозии направлены на предотвращение выделений хрома из аустенита.
Хромоникелевые стали. Используют в тех же средах, что и хромистые, но и при нагреве.
Аустенитного класса – самые высокие антикоррозионные свойства -08Х18Н10, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, аустенитно-ферритного класса - 12Х21Н5Т, 08Х22Н6Т, 15Х28АН (1:1), аустенито-мартенситного класса - 10Х15Н9Ю, 0Х23Н28М3Д3Т, 0Х23Н40М5Д3Т3Ю (кислотостойкие), Х21Г7Н5 (-80 °С ¸ -200 ).
Для уменьшения межкристаллитной коррозии: 1) вводится титан, 2) уменьшение содержания углерода. Все способы борьбы с появлением склонности к межкристалитной коррозии направлены на предотвращение выделений хрома из аустенита.
Аустениные стали имеют высокую пластичность (до 50%). Для упрочнения аустенитной стали применяется холодное деформирование (наклеп). Механические свойств: предел текучести до 1200 Мпа.
Для особых коррозионных свойств стали легируют медью и алюминием (кислотостойкие).
жаропрочные и ЖАРОСТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ. Конструкционные металлические материалы в процессе обработки и эксплуатации при нагреве в корррозионноактивных средах (сухой воздух, углекислый газ, водягной пар, чистый кислород и т.д.) подвергаются химической коррозии и разрушению. При химической коррозии поверхность металла окисляется.
Для обеспечения жаропрочности требуется ограничить подвижность дислокаций. Основной путь – создание в материалах крупнозернистой структуры с однородным распределением мелких карбидных фаз, тормозящих движение дислокаций.
Жаропрочность - способность тела выдерживать нагрузку при высокой температуре.
Жаростойкость (окалиностойкость) - свойство сплава сопротивляться окислению при высокой температуре.
Окалиностойкой сталь становится в том случае, если при ее нагреве до высоких температур на ее поверхности образуется плотная, прочная защитная пленка окислов. Для получения защитной пленки сталь легируют Cr, Si, A1 и др. Эти элементы имеют большее сродство с кислородом, чем железо, и образуют окислы Cr2O3, SiO2, Al2O3 (или более сложные окислы с железом) с плотным строением кристаллической решетки.
Жаростойкость стали повышается при легировании хромом, алюминием и кремнием.