Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61


75 100

Рис. 14.3. Влияние химического состава сплавов Си-Аи на скорость коррозии в воде

судов и морских сооружений не обрастает морскими организмами из-за токсичности меди. Все это способствует широкому применению медных сплавов в судостроении.

Электродный потенциал медного сплава можно повысить, а скорость коррозии уменьшить путем легирования более благородным металлом, например, золотом (рис. 14.3). Объемное легирование золотом позволяет получать сплавы с однофазной структурой твердого раствора. При определенных концентрациях электродный потенциал, так же как и скорость коррозии, меняется скачкообразно. При содержании золота в сплаве более 25% скорость коррозии в воде становится равной скорости коррозии чистого золота. В связи с дефицитностью золота объемному легированию предпочитают поверхностные покрытия.

Коррозионно-стойкие пассивирующиеси металлы. Несмотря на большой отрицательный обратимый электродный потенциал металла вследствие большой анодной поляризации Рд в коррозионном элементе устанавливается небольшой коррозионный ток, и металл разрушается с очень малой скоростью [см. формулу (14.6)]. Пассивное состояние связывают с образованием на поверхности защитных пленок.

Способностью переходить в пассивное состояние обладают многие технические

металлы. Для большинства металлов пассивность наступает в окислительных (кислородосодержащих) средах и даже самопроизвольно на воздухе.

Наибольшей склонностью к самопассивированию на воздухе обладают титан, алюминий и хром. Пассивное состояние в них сохраняется во многих средах, но исчезает в средах, содфжа-щих мало кислорода и много ионов хлора (влажная плохо аэрируемая почва, морская вода, неокисляющие кислоты).

Титан в пассивированном состоянии по своей коррозионной стойкости уступает только золоту и платине. В отличие от остальных металлов он сохраняет пассивность во влажной атмосфере даже при нагреве, в неокислительных, окислительных и органических кислотах, в морской воде, а также в горячих щелочах. Титан обладает коррозионной стойкостью в морской воде в условиях, вызывающих даже у медных сплавов кавитационную коррозию. Титановые сплавы (см. п. 13.1) сохраняют высокую коррозионную стойкость титана.

Высокая коррозионная стойкость алюминия во влажной атмосфере, окислительных и органических кислотах связана с переходом в пассивное состояние. Однако в щелочах он корродирует с большой скоростью, а в морской воде. Кроме этого, подвержен коррозионному растрескиванию.

Все примеси и легирующие элементы алюминиевых сплавов уменьшают поляризуемость и, тем самым, ухудшают коррозионную стойкость. Наиболее опасны, так как устраняют пассивность, электроположительные металлы. Присутствие железа и меди в десятых долях процента заметно ухудшает коррозионную стойкость алюминия. Сплавы (см. п. 12.1), содержащие до 5% Си - дюралюминий, высокопрочный сплав с цинком-В95 и сложные силумины АЛЗ, АЛ6, АЛ32, жаропрочные сплавы АК4 по коррозионной стойкости значительно уступают чистому алюминию.

Электроотрицательные элементы Si,



Мп, Mg не устраняют пассивность, поэтому простые силумины, не содержащие медь, сохраняют коррозионную стойкость во влажной атмосфере. Марганец оказывает даже положительное влияние, так как, образуя фазу (MnFe)Alg, удаляет железо из рещетки алюминия и, тем самым, устраняет его вредное действие. Коррозионная стойкость сплава АМц по этой причине даже выще коррозионной стойкости технически чистого А1. Магний образует с алюминием анодную фазу MgjAlj, которая на поверхности сплава быстро растворяется, и поверхность становится однофазной. Это объясняет высокую коррозионную стойкость сплавов АМгб, АЛ8 и АЛ27, которая лищь немного уступает стойкости чистого алюминия.

Алюминий и его сплавы чувствительны к контактной коррозии. При контакте с более электроположительными металлами Fe, Ni, Си алюминий является анодом и разрущается. Для защиты алюминия стальные детали (болты) покрывают кадмием или цинком. Кадмий имеет такой же потенциал, как пассивированный алюминий, потенциал цинка более отрицателен. Алюминиевые сплавы, легированные медью, подвержены межкристаллитной коррозии. Для защиты от такой коррозии сплавы дополнительно легируют магнием, а листовые полуфабрикаты плакируют чистым алюминием.

Металлы, склонные к пассивированию, используют как легирующие элементы в сплавах. При определенном их содержании сплав приобретает склонность к пассивированию. Примером этому являются хромистые, хромоникелевые и хромомарганцевые коррозионно-стойкие стали.

При объемном и поверхностном легировании хромом ( > 12,5 %) железо, а также сталь становятся пассивными; коррозионный ток и скорость коррозии резко снижаются (рис. 14.4). При содержании свыще 17% Сг низкоуглеродистые стали приобретают однофазную


72 16 го Ztf

Рис. 14.4. Влияние химического состава сплавов Ре-Сг на скорость коррозии в воде

ферритную структуру. Это увеличивает коррозионную стойкость стали, но исключает возможность ее упрочнения термической обработкой.

Дополнительное легирование никелем или марганцем таких высокохромистых сталей позволяет получать в результате термической обработки однофазную аустенитную структуру высокой коррозионной стойкости, с повыщенной прочностью и хорошей технологичностью. Кроме этого, хромистые и хромоникелевые стали обладают высокой коррозионной выносливостью (см. табл. 14.1), поэтому используются для циклически нагруженных деталей машин и приборов, работающих в коррозионной феде

Хромистые стали коррозионно-стойки при температуре не выше 30 °С во влажной атмосфере воздуха, водопроводной и речной воде, в азотной (рис. 14.5) и многих органических кисло-

е/К-"J


о 5 10 15 го Z5 Сг, %

Рис. 14.5. Влияние содержания хрома на скорость коррозии сталей в 5%-ных водных растворах кислот



ТАБЛИЦА 14.2. Свойства хромвстых коррозионно-стойких сталей

Сталь

Класс

Массовая доля элементов*, %

Термическая обработка

Отжиг

Закалка и высокий отпуск

Закалка и низкий отпуск

б, 7„

б, %

Ов, МПа

б, %

12X13

Ферритно-мартен-ситный

0,09-0,15

12-14

20X13

0,16-0,25

12-14

30X13

Мартенситный

0,26-0,35

12-14

1600

40X13

0,36-0,45

12-14

1680

* По ГОСТ 5632-72.

тах. В морской воде они подвержены коррозионному растрескиванию.

Структура и свойства хромистых сталей зависят от количества хрома и углерода (табл. 14.2). Все хромистью стали, в которых хрома более 12,5 %, коррозионно-стойкие. При содержании хрома 13,17 и 25% стали являются не только коррозионно-стойкими, но и жаростойкими. Стали, содержащие 13% Сг, при нагреве и охлаждении претерпевают фазовое превращение у«а и поэтому могут упрочняться при помощи термической обработки, не теряя коррозионной стойкости. Прочность после закалки и отпуска, как видно из табл. 14.2, тем больще, чем больще в стали углерода. При отпуске обеднение твердого раствора хромом небольшое, поэтому коррозионная стойкость остается высокой.

Стали 12X13 и 20X13 хорошо свариваются, в отожженном состоянии пластичны, имеют повышенную ударную вязкость и могут подвергаться холодной обработке давлением. Стали 30X13 и 40X13 менее пластичны, подвергаются только горячей обработке давлением. При сварке эти стали могут давать трещины.

Сталь 12X13 используют в изделиях, изготовляемых штамповкой и сваркой: лопатки гидравлических турбин, емкости, арматура. Стали 20X13 и 30X13

применяются после термического улучшения для деталей машин и приборов (шестерни, валы, пружины), работающих при больших циклических нагрузках в коррозионной среде. Заэвтектоидная сталь 40X13 по своим свойствам соответствует инструментальным сталям. Она пригодна для изготовления хирургического и бытового режущего инструмента, а также шарикоподшипников, работающих в коррозионных средах.

Хромоникелевые коррозионно-стойкие стали аустенитного класса используют в тех же средах, что хромистые стали, но и при нагреве. В малоподвижной морской воде эти стали подвержены точечной коррозии, которую устраняет до-


Я? 0,1 0,2 0,3 0,4С,%

Рис. 14.6. Диаграмма состояния хромоникелевых сталей (18% Сг и 10% Ni)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61