Легирование легкопассивирующимися компонентами

Многие металлы в определённых окислительных условиях могут быть переведены в пассивное состояние, однако наиболее сильно это выражено у титана, хрома, никеля, железа, магния. Наиболее ярко это проявляется в окислителях - азотной кислоте и сильно аэрируемых растворах. При легировании менее пассивирующихся металлов более пассивирующимися, пассивируемость образованного сплава приближается или выходит на уровень легирующего компонента. Примером может служить легирование железа хромом - получение хромистых нержавеющих сталей, железа - кремнием (получение кислотостойких высококремнистых чугунов), никеля - хромом (сплавы типа нихромов и инконелей). Во всех этих случаях резкое повышение склонности к пассивированию наблюдается тогда, когда атомная доля хрома в сплаве станет кратной 1/8, например, для хромистых сталей это достигается при содержании в сплаве около 12, 5; 25; 37, 5 ат. %, т.е. около 11, 8; 23, 7 и 35, 8 вес % хрома (рис. 5.2). Так, хромистая сталь считается нержавеющей, если в её составе находится не менее 12, 5 ат. % хрома.

 

Рис. 5.2. Коррозия литых Fe-Cr сплавов в 85% H₃PO₄, 90°С, 120 ч.

 

Некоторые коррозионностойкие стали приведены в табл 5.1.

Таблица 5.1.

Класс стали	Марки	Основные области применения, характерные свойства
Ферритный	08Х13	Вода, пар, атмосферные условия
12Х17, 08Х17Т	Окислительные кислоты (азотная и др.), щелочи
08Х18Т	Бытовые приборы пищевой и легкой промышленности
15Х28	Растворы окислительных кислот (HNO3 и др.), щелочи
Мартенситный	20Х13	Слабоагрессивные среды (пар, вода: водные растворы солей, органические кислоты)
30Х13, 40Х13, 95Х18	Режущие, измерительные и хирургические инструменты, пружины, подшипники
Мартенситно-ферритный	40Х15, 12Х13	Пар, вода, твердые износостойкие детали, хирургические инструменты, кольца, шарикоподшипники
70Х28	Отливки с повышенной КС; хорошие литейные свойства
10Х29, 40Х28Н4	Химическая промышленность, в частности для HNO3 и органических кислот; высокое сопротивление истиранию
Аустенитный	Хромоникелевые стали	Химическая и нефтехимическая промышленность; сварные конструкции, контактирующие с HNO3 и другими окислительными средами, органическими кислотами средних концентраций, органическими растворителями, в атмосферных условиях. Жаростойкие и жаропрочные, используются в криогенной технике
08Х18Н10Т, 08Х18Н12Б, 03Х18Н11	По коррозионным и технологическим свойствам близки к сталям 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т, но сварные соединения более стойки к НК и МКК
08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 08Х17Н15М3Т	Сварные конструкции, работающие условиях воздействия фосфорной, муравьиной, уксусной кислот, и других повышенно агрессивных средах; сталь 08Х17Н15МЗТ используют для колонн синтеза мочевины
02Х8Н22С6	Оборудование, работающее под действием концентрированной НNO3 при высоких температурах
03Х21Н21М4ГБ	Оборудование для производства экстракционной H3PO4, комплексных минеральных удобрений
06ХН28МДТ (06Х23Н28М3Д3Т)	Оборудование для производства H2SO4 (до 80 0С), сложных минеральных удобрений, экстракционной H3PO4 и других сред повышенной кислотности
03ХН28МДТ	По сравнению с 06ХН28МДТ более стойка к МКК
03Х18Н20С3М3Д3Б	Аппаратура, работающая преимущественно в растворах H2SO4
10Х14Г14Н4Т	Сварная аппаратура, работающая в средах химических производств слабой агрессивности, в криогенной технике (до –253 0C)
Аустенито- ферритные	08Х22Н6Т, 03Х23Н6, 08Х21Н6М2Т, 03Х22Н6М2, 08Х18Г8Н2Т, 08Х18Г8Н3М2Т	Стали с повышенной прочностью - заменители аустенитных КС-сталей типа Х18Н10Т и Х17Н13М2Т. Производство HNO3, капролактама, адепиновой кислоты, мочевины и аммиачной селитры
Аустенито- мартенситный	07Х16Н6, 09Х15Н8Ю,	Высокопрочные КС-конструкции, работающие в слабоагрессивных средах

 

Одним из методов повышения коррозионной стойкости является введение компонентов, повышающих термодинамическую устойчивость анодной фазы - легирование атомами более химически устойчивого компонента. Например, при введении в медь 50 ат. % золота коррозионная стойкость сплава Cu-Au повышается до уровня коррозионной стойкости золота.

Другим методом, является введение компонентов, сдвигающих потенциал зерна в отрицательную сторону. При этом сдвиг потенциала зерна в отрицательную сторону, т.е. увеличение анодной активности зерна, приводит к выравниванию потенциалов зерен и границ зерен, что вызывает уменьшение склонности сплавов к МКК (легирование алюминиевых сплавов магнием).

Пример 5.1. Определить состав ( массовый процент хрома) всех возможных по правилу n/8 коррозионностойких сплавов Fe-Cr.

Решение. 1) Атомная масса железа А_Fe=55, 85 г, а хрома A_Cr =52, 01 г,

отсюда находим содержание хрома Y, отвечающее первой границе устойчивости n=1:

X=100-Y; , откуда Y = 11, 7 % Cr (по массе).

2) Аналогично находим процент хрома для остальных значений:

n	1	2	3	4	5	6	7
Cr, % по массе	11, 7	23, 7	35, 9	48, 2	60, 8	73, 6	86, 7

 

Катодное легирование

Коррозионная стойкость металлов и сплавов при их возможной пассивации в отсутствие активирующих факторов, может быть существенно повышена легированием металлами с низкой катодной поляризуемостью (принцип катодного легирования - Томашов Н.Д.) (рис. 5.3). При этом уменьшение скорости коррозии основного металла (I₂< I₁) происходит вследствие пассивации, вызываемой анодной поляризацией примесями с низким перенапряжением катодного процесса. Защита с помощью катодного легирования требует концентрации легирующего компонента, достаточной для перевода сплава в пассивное состояние (С₂). В пассивирующися системах это приведет к смещению потенциала в катодном направлении (Ex₂) и уменьшению тока (I₂). В непассивирующихся системах это увеличит скорость коррозии, т.к. дополнительная анодная поляризация за счет катодных примесей приведет к еще большей скорости коррозии (I₃ > I₁ > I₂).

Рис. 5.3. Схема катодного легирования, влияние катодной поляризуемости на коррозионную стойкость пассивирующихся металлов.

 

На основе принципа легирования металлами с низкой катодной поляризуемостью разработаны и применяются катодномодифицированные Cu атмосферостойкие стали типа 10ХНДП и 15ХСНД.

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Взаимоотношения между компонентами раннего постнатального развития поведения
2. Вопрос 2. Властные полномочия, ответственность и делегирование.
3. Легирование сварного шва через флюс
4. Отравления компонентами агрохимикатов
5. Практическое значение взаимодействия лекарственных средств друг с другом и компонентами пищи, фитопрепаратами, алкоголем.
6. Р между компонентами языковой способности
7. Структура БЗ и взаимодействие с другими компонентами ИС.
8. Уровень владения невербальными компонентами
9. Фармакодинамическое взаимодействие лекарственных средств. Взаимодействие лекарственных средств с компонентами пищи. Факторы риска лекарственного взаимодействия.