Слайд 2
Модуль 1. Химическая коррозия
Лекция 1.2
Изменение природы металла (жаростойкое легирование)
Применение жаростойких защитных покрытий
Применение защитных
атмосфер
Методы защиты от химической коррозии
Слайд 3
Модуль 1. Химическая коррозия
Лекция 1.2
Существуют 3
теории жаростойкого легирования
1. Теория уменьшения деффектности, получающегося оксида.
Справедлива для низкого легирования. Оксид легирующего компонента, внедряясь в оксид основного металла, уменьшает его деффектность.
Жаростойкое легирование
Слайд 4
Жаростойкое легирование
Легирующий компонент должен:
обладать большим сродством к
кислороду;
растворяться в оксиде основного;
валентность должна быть больше валентности;
основного, если оксид основного металла имеет; избыточные атомы в междоузлии. (ZnO);
валентность должна быть меньше валентности основного, если основные дефекты в оксиде основного металла - вакансии. (NiO).
Жаростойкое легирование
Модуль 1. Химическая коррозия
Лекция 1.2
2. Теория защитного оксида
Теория справедлива для среднего и высокого легирования. Является основной теорией и находится в хорошем соответствии с опытом.
Согласно этой теории при легировании каким-то компонентом на поверхности защищаемого металла образуется оксид легирующего компонента. Этот оксид должен быть упорядоченным и плотным.
Легирующий элемент также должен обладать рядом свойств.
Слайд 6
Жаростойкое легирование
Легирующий компонент должен:
Легко окисляться;
Размер его должен быть
меньше основного;
Оксид его должен быть упорядоченным и плотным;
Количество легирующего
компонента должно быть достаточным, чтобы оксид образовался на всей поверхности металла.
Слайд 7
Теория образования высокозащитных двойных окислов
Согласно теории, наиболее полно
сформулированной В.И. Архаровым для сплавов на железной основе, легирующий
элемент может образовывать с основным металлом двойные оксиды типа шпинели, обладающие более повышенными защитными свойствами по сравнению с оксидами компонентов сплава.
Слайд 8
Теория образования высокозащитных двойных оксидов
Оптимальными по этой теории
являются такие легирующие элементы, которые уменьшают возможность образования вюститной
фазы, наименее защитной в окалине на стали при высоких температурах, и благоприятствуют образованию двойных оксидов шпинельной структуры с малым параметром решетки : FeCr2O4 (FeO . Cr2O3), FeAl2O4 (FeO . Al2O3), NiFe2O4 (NiO . Fe2O3), NiCr2O4 (NiO . Cr2O3) и др.
Слайд 9
Основные элементы жаростойкого легирования Cr, Al, Si.
Самый главный
элемент Cr, вводится в количестве от 4-5% до 30%;
Al
и Si – дополнительные компоненты,
Al вводится в количестве 0 – 5%;
Si – в количестве 0-4%
Жаростойкое легирование
Слайд 10
15Х5М, 12Х5МА – 550-600о С;
15Х6СМ -
650-700о С;
10Х9С2Ю, 12Х13
- 700 – 750о С;
12 Х17, 08Х17Т - 800-850о С;
12Х25Т, 15Х28, 15Х28Н – 1100-1200о С;
Аустенитные стали 20Х23Н18 (печи), 20Х25Н20С2 (печи) – 1000 – 1100
Жаропрочность аустенитных сталей значительно более высокая
Примеры жаростойких сталей
Слайд 11
Никелевые сплавы
Нихром XН60ВТ, ХН70МВТЮБ
Нимоник 18-21 % Сr,
2-20% Со, 1,8-2,7 % Тi.
Хастеллой 15-23% Сr, 9-18%
Мо, 0,5 – 4,5% W,
4 – 18% Fe, 1 - 5% Со
1100-1200о С
Хромель 10% Сr + Ni - 1150 – 1200о С
Алюмель 2% Аl, 2% Мn. 1% Si + Ni – 1100о C
Жаростойкое легирование
Жаростойкие покрытия
Модуль 1. Химическая коррозия
Лекция 1.2
1. Из
наиболее широко применяемых жаростойких покрытий применяются – неорганические эмали. Их получают при сплавлении оксидов металлов и солей (плавней). Недостаток эмалей – не выдерживают температурных перепадов. Требуют при их использовании тепловой изоляции.
.
Слайд 14
Жаростойкие покрытия
1. Термодиффузионные покрытия – поверхностное легирование
стали жаростойкими компонентами.
Хром – термохромирование, алюминий – термоалитирование,
кремний – термосилицирование
2. Покрытие тугоплавкими материалами (боридами, нитридами) (Наносятся при химико-термической обработке)
3. Керамические покрытия – самый жаростойкий вид покрытий. Недостаток – не выдерживают температурных перепадов, вместо них используют керметовые покрытия.
Слайд 15
Керметы
Материалы получаемые методом порошковой металлургии.
В состав входят: металлическая
связка и керамические компоненты (оксиды, карбиды, бориды, нитриды).
В керметах
сочетаются химическая стойкость керамических материалов и механическая прочность металлов.
Они применяются для изготовления турбинных лопаток, режущих частей металлообрабатывающего и бурового оборудования, сопел.
Примером таких покрытий являются:
Ni – Al2O3 - tэкс =1800оС;
Ni – MgO - tэкс =1800оС;
Слайд 16
Защитные атмосферы
Модуль 1. Химическая коррозия
Лекция 1.2
Применяются широко
при сварке. Сварка идет при температуре выше температуры плавления
стали, и при ее проведении всегда используются флюсы. Флюс разлагается и частично вытесняет кислород из зоны сварки.
Нержавеющие стали, алюминий, титан не могут вариться даже под слоем флюса, а только в атмосфере инертного газа: аргона или углекислого газа.
3. Применяются при термообработке (прежде всего при отжиге). Отжиг проводят в герметичных печах, куда специально закачивается инертная атмосфера или она формируется в печи за счет сжигания угля.
Слайд 17
Химическая коррозия в не электролитах
Органические жидкости, в частности,
продукты перегонки нефти (бензин, керосин, лигроин, масла и т.д.)
к металлам достаточно инертны. Масла часто используются для защиты металлов (консервационные масла). Опасность в них представляют примеси, и, прежде всего, соединения серы, например, меркаптаны (тиоспирты, R-S-Н) и сероводород. Стадийность химической коррозии в этом случае следующая:
Диффузия реагента к металлу;
Хемосорбция реагента;
Слайд 18
Химическая коррозия в не электролитах
3. Химическая реакция реагента
с металлом;
Диффузия продуктов коррозии от металла.
Так как концентрация
примесей всегда не высокая скорость химической коррозии определяется их концентрацией и контролируется стадией диффузии.
Меркаптаны опасны для Fe, Cu, Ni, Pb, Ag, которые разрушаясь образуют меркаптиды. Например, (СН3-S)2 Pb, (СН3-S)2 Cu)
