Если металл, подвергнутый постоянному растягивающему напряжению в специфической среде, растрескивается, такое разрушение называется коррозионным растрескиванием под напряжением1). Напряжения в металле могут быть остаточными после холодной или термической обработки или могут быть приложены извне.
 |
1) Определение применимо и для коррозионного растрескивания под действием напряжения и для случая растрескивания, вызванного абсорбцией образующегося в процессе коррозии водорода. Характерные различия этих двух типов растрескивания обсуждаются ниже.
Практически все конструкционные металлы, например углеродистые и низколегированные стали, латунь, нержавеющие стали, дюралюминий, магний, сплавы никеля и др., в некоторых средах подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением. Однако разрушительными являются только немногие среды и необходимые для этого напряжения довольно высоки. Накопление знаний, касающихся специфических сред, вызывающих растрескивание, позволит проектировать металлические конструкции, более надежные с точки зрения коррозионного разрушения.
4.2 Механизмы коррозии
Обычные нелегированные и легированные чугуны подвержены коррозии в агрессивных газовых и жидких средах.
Причиной повышенной коррозии чугуна является образование в контакте с агрессивной средой гальванических пар из его структурных составляющих. При этом графит играет роль катода, а металлическая основа – анода. Гальванической парой, но более слабой, является цементит и металлическая основа. Аустенитная металлическая основа имеет более низкий электрохимический потенциал в паре с графитом и с цементитом, чем перлитная и ферритная.
Легированные коррозионностойкие чугуны имеют повышенную коррозионную стойкость либо за счет предотвращения образования графита и легирования матрицы (высокохромистые чугуны), либо за счет легирования, обеспечивающего создание на поверхности металла пассивирующих пленок (высококремнистые чугуны), либо за счет создания стабильной аустенитной матрицы (высоконикелевые чугуны).
4.2.1 Химический и электрохимический
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 не сопровождается возникновением гальванических пар.
Электрохимическая коррозия протекает в водных растворах электролитов, влажных газов, расплавленных 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), наименьший – феррит (-0,44). Электродвижущая сила (разность потенциалов) гальванического элемента феррит–графит достигает 0,81В, а элемента феррит–цементит 0,01В, т.е. ниже. Поэтому интенсивность электрохимический коррозии железа зависит от того, в каком виде – связанном (цементит) или свободном (графит) присутствует в чугуне углерод.
Наибольшим сопротивлением коррозии в различных агрессивных средах обладают белые чугуны, в которых весь углерод находится в связанном виде. При этом коррозионная стойкость белого чугуна, в свою очередь, зависит от количества углерода в нем, а, следовательно, от количества цементита. Количество возникающих гальванических пар феррит–цементит сначала, по мере увеличения содержания углерода, растет и, достигнув максимума при равном количестве в структуре феррита и цементита, затем снижается вследствие уменьшения количества отрицательно заряженного феррита и возрастания количества положительно заряженного цементита, что приводит к уменьшению коррозии.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.