Процессы коррозии в чугуне - раздел Геология, Курс лекций по специальным чугунам Область применения отливок из специальных чугунов охватывает практически все отрасли экономики – добычу и обогащение полезных ископаемых
Причиной Повышенной Коррозии Отливок Из Чугуна Является Образ...
Причиной повышенной коррозии отливок из чугуна является образование гальванических пар из его структурных составляющих при контакте с агрессивной средой. При этом графит играет роль катода, а металлическая основа анода. Гальванической парой, но более слабой, является цементит и металлическая основа. Аустенитная матрица имеет более низкий электрохимический потенциал в паре с графитом и цементитом, нежели перлитная или ферритная.
Легированные коррозионностойкие чугуны имеют повышенную коррозионную стойкость либо за счет предотвращения образования графита и легирования матрицы (высокохромистые чугуны), либо за счёт легирования, обеспечивающего создание на поверхности отливки пассивирующих плёнок (высококремнистые чугуны), либо за счёт создания стабильной аустенитной основы (высоконикелевые чугуны).
Различают два основных механизма коррозии – химический и электрохимический. При химической коррозии поверхностный слой металла взаимодействует с окружающей средой, вступая с ней в химические гетерогенные реакции. Этот процесс идёт без образования гальванических пар. Электрохимическая коррозия протекает в водных растворах электролита, влажных газах, расплавах солей и щелочей. Она связана с появлением электрического тока между структурными составляющими, которые являются элементами гальванических пар. При этом одновременно протекают два процесса: окислительный (растворение металла на катоде) и восстановительный (восстановление кислорода и других окислителей на аноде).
Среди структурных составляющих серого чугуна (графита, цементита, феррита) наиболее высокий электродный потенциал имеет графит (+ 0,37), а наименьший – феррит (- 0,44). Электродвижущая сила (разность потенциалов) гальванической пары феррит – графит достигает ~ 0,81 В, а пары феррит – цементит 0,1В, т.е. значительно меньше. Поэтому интенсивность электрохимической коррозии железа зависит от того, в каком виде, связанном (цементит) или свободном (графит), присутствует углерод в чугуне.
Наибольшим сопротивлением коррозии в различных агрессивных средах обладают белые чугуны, в которых весь углерод связан в карбиды. При этом коррозионная стойкость нелегированного и низколегированного белого чугуна, в свою очередь, зависит от количества углерода в нём, и, следовательно, от количества цементита. Количество возникающих гальванических пар феррит – цементит сначала растёт по мере увеличения содержания углерода, достигает максимума при равном количестве в структуре феррита и цементита, а затем снижается вследствие уменьшения количества отрицательно заряженного феррита и возрастания положительно заряженного цементита, что снижает коррозию.
Разность потенциалов гальванических пар зависит от длины включений графита, его распределения, формы, типа металлической матрицы и агрессивности среды. Для придания чугуну высокой коррозионной стойкости графит должен быть пластинчатый или округлой формы, небольших размеров и равномерно распределён в металлической основе чугуна.
Большое влияние на коррозионную стойкость чугуна оказывает легирование, которое изменяет электродный потенциал основы или приводит к образованию защитной коррозионной плёнки.
В чистых Fe - C славах при высоком содержании кремния коррозионная стойкость растёт вследствие образования богатого кремнием однородного твёрдого раствора с низким отрицательным электродным потенциалом, а также за счёт формирования на поверхности металла защитной плёнки. Малые же добавки кремния ухудшают коррозионную стойкость отливок из серого чугуна как в щелочах, так и в кислотах.
Марганец слабо влияет на коррозионную стойкость чугуна, хотя несколько улучшает её при содержание до 0,8 %. При большем содержании из-за сорбитизирующего влияния на структуру действие марганца отрицательно.
Сера снижает коррозионную стойкость чугуна вследствие образования сернистых включений MnS, FeS.
Фосфор незначительно повышает сопротивление коррозии в кислотах, нейтральных средах и в атмосфере при содержании его в чугуне до 0,4 - 0,6 %. В щелочах фосфор снижает коррозионную стойкость чугуна.
Неметаллические включения (оксиды, сульфиды, гидриды, шлаковые включения и др.) дают с железом достаточную для развития процесса коррозии разность потенциалов и в связи с этим является нежелательными.
Все технологические мероприятия, которые могут обеспечить увеличение плотности отливок, снижение содержания газов и вредных примесей (модифицирование, оптимальное охлаждение, рафинирование и др.) снижают скорость коррозии. Большое значение для обеспечения коррозионной стойкости имеет состояние поверхности отливки. Повышает коррозионную стойкость сплошная корка окалины, образовавшаяся при отжиге чугуна, литейная корка, если её сплошность не нарушена.
Коррозионная стойкость металлов и сплавов существенно зависит от их способности к пассивированию во время эксплуатации.
Пассивность – это состояние относительно высокой коррозионной стойкости металла или сплава, вызванное торможением анодной реакции ионизации металла в определённой области потенциалов за счёт образования на металлической поверхности фазовых или адсорбированных слоёв. К легко пассивирующимся металлам относится Cr, Al, Ni, Ti, W, Mo, V, Nb, Zr и др. Поэтому, легирование такими элементами чугунов, приводит к повышению их сопротивления коррозии, не только в случае образования сплавов типа твёрдых растворов, но и за счёт, например, связывания углерода в карбиды и образования защитной плёнки.
В зависимости от скорости коррозии, металлы и сплавы разбиты на группы по 10 бальной шкале. Шкала для Fe – C сплавов дана в табл. 2.1. Коррозионностойкие чугуны относятся к группам Ι, ΙΙ, ΙΙΙ.
Таблица 2.1
Шкала коррозионной стойкости для железа и его сплавов
Введение... Диапазон механических и служебных свойств современных типов и марок чугунов весьма широк Серый чугун с пластин чатым...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Процессы коррозии в чугуне
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Особенности легирования
Легирование является одним из методов управления процессами образования структуры и формирования свойств чугуна. Оно позволяет измельчать первичные структурные составляющие, получат
Особенности жидкого состояния
Природа жидкого состояния является одним из наиболее сложных объектов изучения теории агрегатного состояния металлов и сплавов. Среди множества теорий жидкого состояния широкое приз
Особенности термической обработки
Высокая эффективность термической обработки применительно к отливкам из легированных специальных чугунов делает её неотъемлемой частью всего технологического цикла изготовления изде
Изотермическая закалка
Изотермическая закалка заключается в последовательном проведении двух основных операций: 1) аустенизации, т. е. нагрева до температуры закалки и выдержки; 2) переохлаждения аустенита с последующим
Нормализация
Нормализация отливок из специальных чугунов заключается в нагреве до температур аустенизации, выдержки при этой температуре и спокойном охлаждении на воздухе.
При нормализации легированных
Улучшение
Улучшение отливок из легированных чугунов представляет собой сочетание полной закалки с высоким отпуском.
В практике термической обработки легированных чугунов улучшение ис
Влияние химического состава на коррозионную стойкость
Хром относится к самопассивирующимся металлам. При механическом повреждении пассивной плёнки оксидов хрома она легко самопроизвольно восстанавливается. Пассивность хромистых чугунов
Влияние химического состава на структуру и свойства
В системе сплавов Fe – Si образуются следующие фазы:
- γ-фаза – твёрдый раствор кремния в γ- железе (максимальная растворимость кремния в γ- железе достигает 2,15 %);
Общая характеристика
Обычные низколегированные серый, ковкий, высокопрочный чугуны при нагреве в окислительной среде корродируют, а в результате графитизации увеличивают объем.
Специальные жар
Формирование структуры
Сплавы железа с алюминием, содержащие до 36 % Аl, образуют непрерывный ряд твердых растворов.
В системе Fe – Аl - С образуются углеродсодержащие фазы: графит, Fe3AlC
Влияние хрома на жаростойкость чугунов
Легирование чугуна малыми добавками хрома (до 4 % Cr) повышает устойчивость эвтектического цементита при нагреве и уменьшает рост чугуна. Повышение окалиностойкости низкохромистых ч
Влияние кремния на структуру и свойства чугунов
При содержании 5,6 % Si чугун практически имеет однофазную ферритную матрицу и поэтому отличается высокой ростоустойчивостью. Окалиностойкость кремнистого чугуна связана с образован
Отливки из комплексно-легированных жаростойких чугунов
Кроме стандартных марок жаростойких чугунов для изготовления жаростойких отливок часто используют комплексно-легированные белые хромистые чугуны, которые одновременно являются жароп
Процессы абразивного изнашивания
Реальным условиям работы оборудования и инструмента при абразивном изнашивании соответствуют различные схемы внешнего силового нагружения. Все эти схемы можно систематизировать п
Влияние химического состава на свойства чугунов
Кремний в износостойких чугунах можно рассматривать как легирующий элемент, распределяющийся при кристаллизации между аустенитом и эвтектическим расплавом. Кремний повыша
Влияние структуры на износостойкость
Одним из важнейших факторов, определяющих сопротивление металлических сплавов изнашиванию, является их структурное состояние, а также свойства, взаимное расположение, количественно
Влияние карбидной фазы
Тип и морфология. В чугунах, содержащих до 7 % Сr, образуется легированный хромом цементит (Fe,Cr)3C. Хотя по мере увеличения содержания хрома в чугуне до 7 % микротвердость карб
Влияние металлической основы
Высокая износостойкость определяется также металлической основой, в которой закреплены карбиды.
В настоящее время нет единого мнения, какой должна быть металлическая матриц
Влияние термической обработки
Повысить механические свойства и износостойкость чугуна можно путем термической обработки. Высокая абразивная износостойкость белых чугунов обеспечивается только при мартенситной и
Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны
Наибольшей износостойкостью обладают чугуны, соответствующие принципу Шарпи, требующему полной инверсии расположения фаз, т. е. чтобы наиболее твердые структурные составляющие залегали в виде изоли
Общая характеристика
Антифрикционные сплавы, предназначенные для применения в узлах трения со смазкой, должны обеспечивать нормальную работу трущихся деталей как в период приработки, так и при последующей эксплуатации,
Применение
Валки с отбеленным рабочим слоем ЛП и ЛПМ. Эти валки имеют рабочий слой из белого чугуна, переходный слой, состоящий из половинчатого чугуна, и сердцевину из серого чугуна.
Особенности плавки и заливки форм
Плавка чугуна осуществляется при высоких температурах и сопровождается сложными физико-химическими процессами взаимодействия расплава, флюсов, шлаков, печных и атмосферных газов, фу
Литейные свойства специальных чугунов
Жидкотекучесть высокохромистых белых чугунов при оптимальных температурах заливки не уступает жидкотекучести обычного серого чугуна.
Линейная усадка белых чугунов составляет 1,8 - 2,2 %,
Механическая обработка отливок
Механическая обработка отливок из специальных чугунов очень трудоемкая операция. Наиболее трудно обрабатываются отливки из белых износостойких чугунов.
Обрабатываемость бел
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов