ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование потенциостатических поляризационных кривых из "Межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей" У металлов, которые образуют несколько окислов, пассивирующим свойством обладает, как правило, только один из них. Например, у хрома и железа пленка, состоящая из МеаОд, малорастворима, неактивна и очень компактна. В случае анодного окисления при потенциале выше Е образуются соединения с более высокой валентностью, которые могут быть значительно более растворимы. У хрома окисление хромистых соединений пассивной пленки до растворимых хромовокислых происходит уже при потенциале 1,2 в, тогда как выделение кислорода в кислых растворах начинается при 1,6 в. У железа Е выше Ео , так что кислород выделяется, не нарушая пассивной пленки. Она разрушается при более высоких потенциалах. Подобно хрому ведет себя и молибден. Оба эти металла содержатся в нержавеющих сталях как составные элементы снлава и являются причиной усиления их коррозии в транспассивном состоянии [52]. [c.15] У нержавеющих сталей, растворяющихся в транспассивном состоянии при потенциалах, отвечающих началу выделения кислорода, растворение уменьшается, и в этом случае мы говорим о вторичной пассивности [56, 152]. Здесь речь идет о явлении, связанном с адсорбцией некоторых частиц, принимающих участие в реакции выделения кислорода. Адсорбция эта ведет к уменьшению поверхности, участвующей в реакции растворения в транспассивном состоянии [152]. [c.15] Положение и форма поляризационных кривых зависит как от состава раствора и его температуры, так и от химического состава и структуры нержавеюш,их сталей. Поляризационные кривые могут быть использованы для изучения коррозионного поведения сталей, а также для выбора режима селективного травления некоторых характерных структурных составляюш их. В обш ем, на поляризационной кривой однофазной нержавеюш ей стали можно выделить три основные области и несколько участков в каждой из них. [c.16] При потенциалах более положительных, чем потенциал пассивации п, нержавеющая сталь переходит в пассивное состояние. Как видно из табл. 3, потенциал пассивации падает с -Ь0,58 в для чистого железа до —0,25 в для чистого хрома с одновременным возрастанием склонности к пассивации. [c.17] Отрицательный потенциал пассивации — не всегда достаточное условие (например, в кислых растворах) для возникновения самопроизвольной пассивности нержавеющих сталей. Вторым условием пассивации нержавеющей стали является способность среды создавать при окислении достаточную плотность тока при потенциале более положительном, чем потенциал пассивации данной стали (см. гл. 2.2). Чем ниже критическая плотность тока пассивации / , тем меньшая концентрация пассиватора (например кислорода) в растворе будет достаточна для пассивирования стали. [c.17] Такая форма кривой у гомогенных сплавов с более высоким содержанием хрома реверсивна, т. е. остается одинаковой как с повышающимся, так и с падающим потенциалом. Величина максимального коррозионного тока в трапспассивпой области зависит от содержания в сплаве хрома (рис. 18) или углерода [64]. Таким образом, положение потенциалов транспассивации и депассивации, характеризующих склонность к точечной коррозии, зависит от содержания хрома. [c.18] Вопрос о влиянии легирующих элементов особенно важен для нержавеющих сталей, применяющихся не только в пассивном, но часто и в активном состоянии. Необходимо точно различать влияние отдельных легирующих элементов на коррозию сталей в активном состоянии, на их способность к пассивации и коррозионное поведение в пассивном состоянии, а также на поведение в сильно окислительных средах. Кроме того, оценка специфического влияния отдельных легирующих элементов на стабильность пассивного состояния в присутствии активаторов, главным образом ионов хлорида, может осуществляться в зависимости от стойкости этого сплава к язвенной коррозии, коррозионному растрескиванию и т. п. [c.19] По результатам несистематических коррозионных испытаний нельзя судить о влиянии отдельных элементов сплава в состояниях, вызванных упомянутыми выше внешними условиями. Такие испытания в большинстве случаев дают представление о коррозионном поведении только в данной среде и обобщение затруднительно. На основании поляризационной кривой, полученной в достаточно агрессивном электролите (например, в 1 п. H2SO4 или НС1, а также с добавкой 0,01% KS N), можно определить влияние отдельных элементов в составе нержавеющих сталей в типичных коррозионных ситуациях. Это влияние можно выразить количественно в величинах силы тока и потенциала (табл. 4). [c.19] — потенциал депассивации, измеренный при плотности тока 5 ма/см и скорости изменения потенциала 5 мв/сек. [c.21] Основным критерием оценки склонности материала к переходу в пассивное состояние является критическая плотность тока пассивации При оценке коррозионной системы в целом (включая среду) имеет значение также величина потенциала пассивации. Самые благоприятные условия создаются при наиболее малых критических плотностях тока пассивации и наиболее отрицательных потенциалах пассивации 1,. [c.22] Из приведенных результатов измерений вытекает, что молибден благоприятно влияет на все коррозионные свойства нержавеющих сталей (за исключением стойкости к окислительным реагентам при содержании выше 2%). Никель, а также медь имеют ясно выраженное положительное влияние на показатели, характеризующие стойкость в активном состоянии. Хром, наоборот, повышает способность к пассивации и коррозионную стойкость в пассивном состоянии, а также стойкость к язвенной (точечной) коррозии [261], но ухудшает стойкость в транспассивном состоянии. [c.22] Технические металлы и сплавы, исследованные электрохимически и включенные в таблицы коррозионной стойкости, часто считаются гомогенными материалами. Это, возможно, правильно для чистых алюминия, меди, железа и т. д., но абсолютно неприемлемо для стали, латуни, алюминиевых сплавов и других структурных материалов. Для полной характеристики таких материалов должен быть известен не только их состав, но также металлургическая история — пластическая обработка в горячем или холодном состоянии, термообработка и т. д. Это относится и к нержавеющим сталям, которые образуют несколько групп и подгрупп, обладающих каждая своими специфическими металлургическими, физическими и химическими свойствами. [c.22] Весовые отношения обеих фаз определяются уравнением 7/6 = 1400 — АС1АВ. В какой мере составы обеих фаз будут различ- то ны, зависит от температуры и от того, насколько сталь приблизилась к состоянию равновесия. Коррозионная стойкость такой стали определяется фазой с наиболее низкой стойкостью и ее распределением в структуре. [c.23] В общем, имеющиеся данные показывают [200, 248, 254], что все случаи усиленного разрушения (по крайней мере, случаи структурной коррозии) являются скорее результатом неоднородности в химическом составе, чем изменений кристаллической решетки, возникающих при образовании структурной составляющей сплава, несмотря на тесную зависимость между ними. Это подтверждается, например, тем, что у нержавеющей стали 02Х18Н10, деформированной в холодном состоянии или охлажденной до очень низкой температуры (—196°С), происходят лишь незначительные изменения в коррозионном поведении по сравнению с отожженной сталью, даже если значительная часть аустенита превратилась в мартенсит. При холодной деформации температура слишком низка для того, чтобы состав обеих фаз существенно изменился. Преимущественное разрушение мартенсита наблюдалось только в активной области при потенциалах около —100 в [32] (рис. 10). [c.25] Если электрохимическое и коррозионное поведение твердых растворов в общем хорошо известно [251], то этого нельзя сказать об интерметаллидных фазах. Поэтому при оценке поведения и влияния этих фаз как структурных составляющих сплава нельзя пренебрегать их химическими свойствами [233], которые могут оказывать существенное влияние на коррозионное поведение сталей. [c.27] Сказанное выше дает основание считать, что с точки зрения структурной коррозии гораздо важнее обращать внимание на такие структурные превращения, которые сопровождаются изменениями химического состава, даже если эти изменения происходят в суб-микроскопических элементах кристаллических решеток. Лишь в случае коррозии в активном состоянии нужно принимать во внимание структурные превращения, не сопровождающиеся появлением заметной концентрационной гетерогенности сплава по основным или сопровождающим элементам и связанные только с перестройкой кристаллической решетки или с изменениями плотности ее дефектов. [c.27] Необыкновенная стойкость нержавеющих хромистых и хромоникелевых сталей объясняется, прежде всего, их способностью пере-у ходить в пассивное состояние благодаря высокому содержанию хрома. Примеси других элементов (молибден, медь) придают хромоникелевым сталям различные специальные свойства и высокую стойкость против коррозии даже в активном состоянии (см. гл. 2.5.). Одной из серьезных причин, ограничивающих срок службы изделий из нержавеющих сталей, является склонность к межкристаллитной коррозии. Чаще всего приходится встречаться с межкристал-лптной коррозией аустенитных сталей в связи с их широким применением в агрессивных средах химической промышленности. Межкристаллитная коррозия проявляется неодинаково у отдельных групп нержавеющих сталей, различающихся не только по основному химическому составу, но и по структуре, а следовательно, и по другим свойствам [232, 241, 244]. [c.27] Полуферритные стали, основной структурной составляющей которых является феррит, а остальная часть структуры способна к. зака.пке благодаря превращению аустенита в мартенсит, а также двухфазные ферритно-аустепитные стали со смешанной структурой не являются закаливающимися и составляют переходную группу к чисто аустенитным сталям. [c.29] Физические и механические свойства во многих случаях могут быть решающими при выборе тех или других нержавеющих сталей. Однако при выборе сталей для химического машиностроения основным критерием остается их стойкость против коррозии в рабочей среде. Конструктор и металловед должны при выборе сталей учитывать не только их стойкость в условиях, заданных технологией производственного процесса, но также и характерные свойства отдельных сталей с точки зрения их обработки. Из-за незнания коррозионных свойств среды и свойств материа.тгов иногда выбираются недостаточно стойкие стали, что является причиной преждевременного выхода изделий из строя. Наоборот, часто для изделий выбираются стали, очень стойкие против коррозии и очень дорогие, хотя можно было бы применить более дешевые стали. [c.30] Вернуться к основной статье