Министерство науки и образования Украины

Запорожский национальный технический университет

Кафедра ОТСП

Реферат

на тему

«Коррозионно-механическое изнашивание сталей и сплавов. Повышение работоспособности деталей машин в условиях коррозии и абразивного изнашивания»

Выполнил студент группы ИФ-319 Е.О.Завгородний

Принял профессор С.Н.Попов

План

1. Коррозия

1.2. Стадии коррозии

2. Общая и Молекулярная коррозия

2.1. Общая коррозия

2.2. Коррозионное растрескивание

2.2.1. Причины, обуславливающие растрескивание

2.2.2. Предупреждение этого вида коррозии

2.3. Межкристаллитная коррозия

2.3.1. Возникновение. Способы борьбы

2.4. Питтинговая (точечная) коррозия

2.4.1. Возникновение. Способы борьбы

2.5. Щелевая коррозия

2.5.1. Предупреждение щелевой коррозии

3. Коррозия оборудования в агрессивных средах

3.1. Сплошная коррозия

3.2. Местная коррозия

4. Изнашивание деталей в коррозионных средах

5. Повышение работоспособности деталей оборудования

Коррозия это разрушение сталей и сплавов в результате химического и электрохимического взаимодействия с агрессивной средой, обусловленное термодинамическим состоянием металла. Процессы протекают в гетерогенных системах, т.е. на границах раздела металл-электролит, металл-газовая среда и на границах в самом металле. Электрохимическая коррозия обусловлена образованием двойного электролитного слоя (металл-электролит), скачком потенциала на границе их раздела и определяется следующими стадиями:

- адсорбция коррозионно-активных ионов (молекул) на поверхности металлов;

- ионизация металлов и восстановление окислительного компонента электролита;

- образование и отвод продуктов коррозии.

По видам (механизмам) коррозию классифицируют следующим образом:

- коррозия в электролитах (солевая, кислотная, щелочная);

- коррозия под напряжением;

- коррозия при кавитации;

- щелевая коррозия;

- контактная коррозия (контактом металлов различных потенциалов);

- газовая высокотемпературная коррозия.

Общая и Молукулярная коррозия

По особенностям коррозионного поведения различают общую и молекулярную коррозию. Последняя проявляется в виде питтингов, язв, избирательного растворения фаз, межкристаллитного (транскристаллитного) разрушения и коррозионного растрескивания.

Общая коррозия охватывает практически всю поверхность металла, находящегося в контакте с электролитом, разрушение характеризуется равномерной скоростью растворения. Коррозию регулируют три основных процесса: анодный, переход электролита от анода к катоду и катодный. Механизм коррозии предполагает наличие на поверхности металла электрохимической неоднородности (присутствие разнородных атомов в кристаллической решетке, сегрегация легирующих элементов и примесей, наличие зон различных уровней свободной энергии и т.д.).

Коррозионное растрескивание сталей и сплавов происходит в средах, содержащих сероводород, аммиак, диоксид углерода, в щелочных, кислых, хлоридных и других растворах. Привалирующими факторами, способствующими развитию разрушений металлов, является совокупность растягивающих напряжений, пластических деформаций, структурно-химический состав и коррозионная среда. Коррозионное растрескивание характерно для хромоникелевых сталей.

Другой вид разрушений может происходить по причине водородной хрупкости, типичной для высокопрочного состояния (стали мартенситного класса и материалы, склонные к пассивации).

Воздействие коррозионно-активной среды на стали и сплавы можно представить двумя механизмами коррозии:

• образование трещины и ее развитие, которое активизирует анодное растворение металла в устье трещины;

• зарождение трещины в результате адсорбции атомарного водорода на поверхности, сопровождающееся его диффузией в металл. Наводораживание стали приводит к потере пластичности и хрупкому разрушению вследствие растягивающего напряжения.

Причины, обуславливающие растрескивание:

пониженная коррозионная стойкость границ и прилегающих областей зерен в электролите;

сегрегация элементов (P, As, Sb, Bi), вызывающих МКК в закаленном состоянии;

химическая активность сред.

Предупреждение этого вида коррозии:

снижение растягивающих напряжений; предупреждение попадания в коррозионную среду ионов CL, KOH, NaOH и др.; катодная защита оборудования.

Межкристаллитная коррозия (МКК) заключается в быстром селективном растворении границ зерен металла, которое сопровождается снижением прочности и пластичности изделий. Причиной МКК является термическое воздействие, приводящее к электрохимической гетерогенности между приграничными зонами и объёмом зерна. В коррозионностойких сталях и сплавах различают следующие виды коррозии:

• разрушения, связанные с обеднением приграничных областей зерен, обуславливающими коррозионную стойкость материала в данной среде;

• коррозия, вызываемая низкой химической стойкостью избыточных фаз на границах зерен;

• процесс разрушения границ зерен в результате сегрегации поверхностно-активных элементов, снижающих стойкость основы в электролите.

Возникновение МКК в хромоникелевых сталях обусловлено выделением карбидов хрома Cr23C6, Cr7C3. При 650-700 °С вокруг карбидов образуется сплошная зона с пониженным содержанием Cr шириной - 0,8 мкм. Соответственно теории обеднения границ зерен при сенсибилизации сталь склонна к этому виду коррозии, когда концентрация Cr снижается до 12%, металл теряет коррозионную стойкость.

Распространенным способом борьбы с МКК является легирование стали стабилизирующими элементами (Ti, Nb, Ta) с более высоким сродством к углероду, чем Cr. Эти присадки предупреждают выделение карбидов хрома, связывая углерод в самостоятельные карбиды TiC, NbC, TaC.

Питтинговая (точечная) коррозия заключается в образовании на поверхности металла мелких разобщенных поражений, называемых питтингами. Этот вид разрушений принадлежит к одному из наиболее опасных видов локальной коррозии. При малых потерях массы металл подвергается глубоким поражениям, в короткий срок приводящим к сквозным дефектам.

Необходимым условием питтингообразования является присутствие в коррозионных средах активизирующих галоидных ионов (CL-, F- и др.). Они адсорбируются на пассивной стали, разрушая окисную защитную пленку, при этом активные поверхности сопровождаются зарождением питтингов.

Коррозия возникает на избыточных фазах (неметаллические включения, карбиды и др.), скопления дислокаций, дефектах после механической обработки (задиры, окалина, след реза после точения и др.).

Поверхность питтинга растворяется в коррозионных средах со скоростью нескольких тысяч монослоев в секунду, в отличие от прилегающей области металла.

Пути снижения склонности сталей и сплавов к питтинговой коррозии: термическая обработка, металлургические способы (легирование, модифицирование), пластическая деформация, шлифование, полирование с последующей пассивацией.

Щелевая коррозия протекает в зазорах (щелях) при сочленении деталей и узлов машин, работающих в агрессивных и атмосферных средах. Коррозия развивается с большой скоростью и представляет высокую опасность для конструкции и аппаратов. Разрушение по данному механизму связывают с изменением электрохимических условий в местах, где затруднены доступ электролита и отвод продуктов коррозии.

Предупредить щелевую коррозию можно легированием нержавеющих сталей молибденом. Весьма важным фактором является рациональное проектирование узлов машин и конструкций, исключающее образование застойных зон, зазоров, карманов, щелей и др.