Учебно-методическое пособие «Защита материалов от коррозии», страница 16

·  - аустенизация стали при температуре 1050¸1100ºC с последующей ее стабилизацией при нагреве 870ºC в течение 4 часов.

·  - Применение двухфазных сталей с пониженным содержанием никеля или легированных молибденом;

Для защиты латуни от обесцинкования, происходящего в агрессивной среде и также приводящего к МКК, применяют легирование сплава мышьяком в количестве 0.01÷0.04%.

Алюминиевые сплавы защищают от МКК путем легирования железом, никелем, медью, магнием, плакированием чистым алюминием.

Защита от графитизации чугуна

Для этих целей используют следующие меры:

·  - легирование чугуна введением 20% никеля;

·  - использование высокохромистых чугунов, содержащих 35% хрома и 2.5% кремния;

·  - снижение концентрации кислорода в среде эксплуатации конструкции.

Защита металлов от газовой коррозии

Для защиты от газовой коррозии применяют жаростойкое легирование, нанесение покрытий, введение в газовую среду компонентов, образующих на поверхности металла защитную плёнку. Жаростойкость железа мала, что исключает применение низколегированных углеродистых сталей в окислительных средах при t > 500ºC. В настоящее время созданы стали, устойчивые к процессу образования окалины, скорость окисления которых в тысячи раз меньше, чем железа.

Характеристики отдельных сплавов, применяемых в средах, где может проявляться газовая коррозия.

Сплав Fe-Cr

Скорость окисления зависит от содержания хрома в сплаве, при увеличении его концентрации скорость окисления сплава уменьшается. Для эксплуатации сплава при t = 800ºC содержание хрома должно быть >10%; при t = 950ºC - 18%; а при t = 1100ºC - 30%.

Сплав Fe-Ni

Никель меньше чем хром влияет на коррозию железа. Введение никеля до 30% не изменяет качественный состав окалины (FeO – Fe₃O₄ – Fe₂O₃). Стали, легированные никелем, устойчивы к окислению при отсутствии в газовой фазе серы, её соединений и водяного пара, которые способствуют коррозионному растрескиванию. Скорость окисления сплава Fe-Ni, содержащего никеля 30¸40%, равна скорости окисления чистого никеля.

Сплав Fe-Al

Добавка алюминия повышает стойкость железа к окислению, что объясняется образованием оксида алюминия (Al₂O₃) на поверхности сплава. При высоких температурах образуются шпинели FeAl₂O₄. При содержании Al в сплаве 8¸10% скорость окисления железа при температуре 900°C уменьшается в 35 раз. Высоколегированные сплавы Fe-Al мало пластичны и имеют низкую жаропрочность.

Сплав Fe-Si

При содержании кремния 3¸10% стойкость железа к окислению увеличивается при температуре >1000°C в 15 раз. На поверхности сплава образуется слой силиката железа Fe₂SiO₄.

Сплав Ni-Al

Содержание Al > 8%. Скорость коррозии уменьшается в результате образования фазы NiAl₂O₄ во внутренней зоне окалины. Внешняя зона окалины Al₂O₃ подвержена образованию трещин. При концентрации алюминия больше 17% окалина состоит из одной фазы a×Al₂O₃ и скорость окисления на три порядка ниже, чем для чистого никеля.

Использование многокомпонентных сплавов

Многокомпонентные легированные сплавы железа на основе Fe-Cr обладают высокой жаропрочностью. Жаропрочность стали, содержащей 18% Cr и 8% Ni равна жаростойкости сплава железа, содержащего 25% хрома. Скорость окисления сталей, содержащих 11¸16% Cr и 40¸70% Ni, при температуре 900°C равна 0.25 мм/год.

На основе системы Fe-Cr-Ni разработаны многие марки сталей, обладающих высокой коррозионной стойкостью в различных газовых средах. В качестве дополнительных легирующих добавок используют: Al, Co, Mo, W, Ti, Mn, Si, Nb, B, Ta, Zn. При введении в сталь, содержащую 20% Cr, дополнительно 0.17¸1.36% La отслоение оксидной пленки, образующейся при температуре 1000°C на воздухе, прекращается.

Сплав Ni-Cr-Al используется для нанесения покрытий на никелевые сплавы, он имеет большую жаростойкость при температуре 1000°C, а константа его окисления равна 5×10^-9 кг²/м⁴с. Легирование сплава Ni-20Cr кремнием (» 3%) снижает скорость его изотермического окисления вдвое при температуре 1100-1200°C и в десятки раз скорость циклического окисления. Кремний подавляет образование оксида никеля NiO и NiCr₂O₄, стимулирует рост слоя Cr₂O₃. Добавка 4% кремния снижают в 3¸4 раза скорость окисления сплава на основе Ni-Cr. Сплав высокой жаростойкости Ni-23Cr-18W дополнительно легируется Si, Hf, Al, Y, где их концентрация » 0.3%.