Учебно-методическое пособие «Защита материалов от коррозии», страница 5

Защита от коррозии - это комплекс мероприятий, осуществляемых на стадии проектирования, при изготовлении и при эксплуатации машин, механизмов и конструкций. Выбор способа защиты от коррозии определяется его эффективностью и экономической целесообразностью при определенных условиях эксплуатации изделий.

Способы защиты от коррозии основаны на использовании и изменении в нужном направлении различных влияющих факторов. К ним относятся:

·  коррозионная стойкость металлов и рациональное конструирование;

·  коррозионная активность среды;

·  степень контакта материала со средой;

·  изолирующие покрытия;

·  электродный потенциал защищаемого изделия в коррозионной среде.

Легирование металлов

Эффективный способ повышения стойкости металлов и сплавов к воздействию на них агрессивной среды, особенно при повышенных температурах – легирование.

Сущность легирования заключается в том, что в сплав или металл вводят компоненты, вызывающие пассивацию. Различают объёмное (металлургическое) и поверхностное (ионное) легирование. Легированию подвергают железо, алюминий, титан, медь, никель, магний, кадмий, цинк и сплавы на их основе. В качестве легирующих добавок при объёмном легировании используют металлы: хром, никель, молибден, медь. Для поверхностного легирования применяют тантал, свинец, вольфрам, палладий, платину, рутений.

Объемное легирование

При объемном легировании, которое осуществляют на стадии выплавки, получают сплавы, имеющие более высокую коррозионную стойкость и обладающие жаропрочностью и жаростойкостью.

Жаропрочность – способность материалов длительно сохранять прочность в области высоких температур. Жаропрочными – тугоплавкими являются металлы: вольфрам, тантал, ниобий, молибден. Тугоплавкие металлы не всегда обладают жаростойкостью.

Жаростойкость – способность материалов сопротивляться окислению в области высоких температур. Жаростойкостью обладают сплавы со строго определенным содержанием легирующего компонента, при повышении которого начинается избирательная коррозия. При этом легирующий компонент растворяется, а основной металл остаётся в виде порошка или губчатого металла. Скорость коррозии титана и стали можно уменьшить на порядок и более легированием платиной или палладием. В таблице 1 приведены различные типы сплавов с соотношением компонентов, при котором наступает их пассивность. В таблице 2 - различные типы жаростойких сплавов и области их применения.

Таблица 1. Массовое содержание легирующего компонента, при котором наступает пассивное состояние сплава

Тип сплава

Co - Cr

Ni Cr

Cr - Ni

Fe - Cr

Cu - Ni

Ni - Mo

Массовое содержание легирующего компонента

8% Cr

17% Cr

30¸40% Ni

12% Cr

35% Ni

15% Mo

Таблица 2. Жаростойкие сплавы и области их применения

Состав сплава

Верхний темпера­турный предел, °С

Область применения сплава

1. железо-хромистые сплавы с различным содержанием Сr

4-6 % Cr

650

в нефтеперерабатывающей промышленности в качестве материалов стойких к окислению.

9% Cr

750

13 % Cr

750-800

лопатки паровых турбин.

17 % Cr

850-900

горелки и некоторые элементы печей.

27 % Cr

1050-1100

2. Железо-хромистый сплав

25% Сr, легированный иттрием.

1375

в сочетании с кремнием и никелем для клапанов двигателей внутреннего сгорания.

3. Сплавы на основе добавок хрома и алюминия

30% Сr, 5% Al, 0.5% Si

1300

спирали нагревательных приборов

24% Сr, 5.5% Al, 2% Со

1300

4. Сплавы с различными видами добавок

нихром - Ni-Cr 20% Сr

1150

конструкционный материал для печей цементации и азотирования, изготовление: проволоки для термопар, электрических трубчатых нагревателей.

инконель - 16% Сr, 7% Fe

1100

хромель Р - 10% Сr,

1100

алюмель - 2% А1, 2% Mn, 2% Si

1100