Химические свойства. Коррозия металлов и сплавов. Перспективы применения нелегированного доменного чугуна без выделений графита, страница 6

Разность потенциалов гальванических пар зависит от длины включений графита, его распределения, структуры металлической основы, типа агрессивной среды. Для обеспечения наибольшей коррозионной стойкости графит должен быть пластинчатый или округлой формы и равномерно распределен в металлической основе чугуна. Чем дисперснее структурные составляющие в чугуне, тем больше количество микропар и, соответственно, интенсивнее протекает коррозия чугуна. Термическая обработка чугуна, приводящая к коагуляции фаз, ослабляет коррозию. Большое влияние на коррозионную стойкость чугуна оказывает легирование, которое изменяет электродный потенциал основы или приводит к образованию защитной коррозионной пленки. В чистых железоуглеродистых сплавах при высоком содержании кремния растет коррозионная стойкость, что связано как с образованием богатого кремнием однородного твердого раствора, имеющего низкий отрицательный электродный потенциал, так и с формированием на поверхности металла защитной пленки (см. раздел «Кремнистые чугуны»). Малые же добавки кремния ухудшают коррозионную стойкость серого чугуна как в щелочах, так и в кислотах.

Марганец слабо влияет на коррозионную стойкость чугуна, хотя и несколько улучшает ее при содержании до 0,8%. При большем содержании из-за сорбитизирующего влияния на структуру действие марганца отрицательно.

Сера, присутствуя в чугуне в виде сернистых соединений MnS, FeS, понижает коррозионную стойкость.

При повышении содержания серы от 0,03 до 0,14% потери массы в 10%-ных растворах кислот увеличиваются  с 4-5 до 13-19%.

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.

Все виды неметаллических включений, которые встречаются в чугунах (шлаковые включения, оксиды, сульфиды и др.), дают с железом достаточную для развития процесса коррозии разность потенциалов и в связи с этим являются нежелательными. Ниже приведены значения разности потенциалов (В) таких включений в паре с железом:

Все технологические мероприятия, которые могут обеспечить увеличение плотности отливок, уменьшение содержания газов в поверхностных слоях (модифицирование, повышение температуры заливки и т.д.), 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 ее сплошность не нарушена.

Коррозионная стойкость металлов и сплавов существенно зависит от их способности к пассивированию в эксплуатационных условиях.

Пассивность – это состояние относительно высокой коррозионной стойкости металла или сплава, вызванное торможением анодной реакции ионизации металла в определенной области потенциалов за счет образования на металлической поверхности фазовых или адсорбированных слоев. К легко пассивирующимся металлам относятся алюминий, хром, никель, титан, вольфрам, молибден и др.

Легирование слабо пассивирующихся металлов, например железа, элементами легко пассивирующимися приводит к повышению склонности к пассивации легируемых металлов, но только в случае образования сплавов типа твердых растворов. На этом принципе основано получение коррозионных чугунов при легировании их хромом. При этом пассивное состояние имеет место в случае определенного содержания легко пассивирующегося элемента в сплаве, а именно, когда наблюдается скачкообразное появление границ устойчивости при определенных кратных концентрациях. Наступление пассивного состояния хромистых сплавов, как известно, подчиняется правилу n/8 границ устойчивости Таммана. Граница устойчивости имеет место и в случае, когда один из компонентов сплава при взаимодействии с окружающей средой образует защитную пленку из нерастворимых соединений.