Жаростойкое легирование металлов
Download 470.94 Kb.
|
stup182
|
Железо и его сплавы
Потенциал железа при активной коррозии близок к потенциалу про- 2+ 0 цесса Fe—»Fe +2е, т.е. Е —0,44В. В окислительных условиях железо имеет более положительный электрохимический потениал в связи с его пассивацией 123 Однако по своей склонности к пассивации железо находится примерно в середине ряда пассивности: Cu-Pb-Sn-Cd-Zn-Mn-F e-Co-N i-Mg-Mo-Cr-Al-Nb-T a-Zr-T i Ряд возрастания степени пасивности не будет соответствовать ряду повышения коррозионной стойкости металлов, так как коррозионная стойкость зависит не только от пасивности, т.е. анодного торможения, но и от катодного торможения, термодинамической устойчивости металла в данных условиях. Характеристики совершенства пассивного состояния металла, наряду с его термодинамической стабильностью, являются основными факторами, определяющими коррозионное поведение металла. Рис. 9.1. Зависимость скорости коррозии низкоуглеродистой стали (0,3% С) от концентрации азотной кислоты при 25°С. Повышение доступа окислителей к поверхности железа ведет к облегчению пассивации и повышению коррозионной стойкости. При повышении концентрации кислорода в воде до 16 см /л коррозия железа резко возрастает, а затем, проходя через максимум в атмосфере кислорода, снижается до очень малых значений. Увеличение скорости коррозии объясняется действием кислорода как катодного деполяризатора, а снижение наступающей пассивацией железа. 124 В окислительных электролитах, например, в 50%-й азотной кислоте (рис. 9.1), а также в серной кислоте при сдвиге потенциала положительнее +0,5В железо переходит в пассивное коррозионностойкое состояние (рис. 9.2). Ch2so4,% Cso3,% в олеуме Рис. 9.2. Зависимость скорости коррозии железа от концентрации серной кислоты при 20°С. Однако повышение температуры или присутствие в растворе СГ, Вг’ активирует железо в окислительных средах. Как видно из рис. 9.1, максимальная скорость корозии наблюдается в 35%-ной HNO3 (это сответствует максимуму электропроводности HNO3 при данной концентрации). В области концентраций 50-80% железо практически устойчиво. На нем устанавливается потенциал, близкий к потенциалу платинового электрода. Повышение скорости растворения железа w с увеличением концентрации HNO3 свыше 80% объясняется возможностью образования более растворимых оксидов шестивалентного железа, т.е. процессом его перепассивации. Максимальная скорость коррозии железа наблюдается в 50%-ной H2SO4 (рис. 9.2). В более концентрированных растворах 70-100% идет снижение скорости коррозии, что объясняется окислительным пасссивирующим 125
Скорость коррозии железа и низкоуглеродистых сталей в соляной кислоте возрастает в экспоненциальной зависимости от концентрации НС1 (рис. 9.3). Рис 9.3. Зависимость скорости коррозии углеродистых сталей от концентрации НС1 при 25°С. 1 - армко-железо (0,01% С); 2 - сталь 10 (0,1% С); 3 - сталь 30 (0,3% С). С повышением углерода в железе скорость коррозии заметно возрастает, что объясняется повышением катодной эффективности из-за увеличение карбидной составляющей в стали. Во фтористоводородной кислоте железо быстро разрушается до концентрации 50%, но в более концентрированных растворах (60-95%) при обычной температуре достаточно устойчиво. Например, допускается хранение HF в стальных баллонах, если концентрация не ниже 60%. В органических кислотах, особенно уксусной, лимонной, щавелевой, муравьиной железо корродирует, но со значительно меньшей скоростью, чем в минеральных кислотах. 126
127
128
По существующему стандарту легирующие компоненты стали обозначаются следующим образом: Cr - X, Ni - Н, Mo - М, Си - Д, Si - С, Мп - Г, А1 - Ю, V - Ф, Ti - Т, Nb - Б, N2 - А. Цифра после обозначения легирующего компонента означает его содержание в %, а цифра перед маркой стали - содержание углерода (%), увеличенное в 100 раз. 129 Высоколегированные чугуны - это сплавы железа с 14-18% кремния. Они обладают высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах. Как видно из рис. 9.4, резкое возрастание коррозионной стойкости чугунов наблюдается в сплавах, содержащих не менее 14,5% кремния. Эта концентрация кремния соответствует составу сплава Fe3Si, при котором происходит упорядочение в системе Fe-Si. При содержании Si 16% и больше происходит образование на поверхности сплава пассивной пленки Si02. Рис. 9.4. Скорость коррозии сплавов Fe-Si в кипящей 35%-ной H2S04. Железо-кремнистый сплав имеет очень высокую коррозионную стойкость в растворах H2SO4 даже при температуре кипения. Например, скорость коррозии в 40%-ной H2S04, где наблюдается максимальное значение коррозии, не превышает 0,5 мм/год, а в 60- 90%-ной составляет менее 0,025 мм/год. В HNO3 сплав отличается высокой коррозионной стойкостью, особенно в концентрированных растворах при температурах кипения. В соляной кислоте сплав менее коррозионностоек, но легирование 2-5% молибдена увеличивает его стойкость в горячей НС1. 130 Железо-кремнистые сплавы широко применяются при изготовлени центробежных насосов для перекачивания агрессивных жидкостей, вентилей, теплообменников при переработке высокоактивных коррозионных сред, а также для аппаратов по упариванию H2SO4. Улучшение механических свойств (снижение хрупкости) достигается в результате увеличения однородности структуры, для этого используют лигатуру редкоземельных металлов иттриевой группы. Download 470.94 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||