Міжкристалічна корозія – найбільш шкідливий вид корозійних руйнувань

Міністерство освіти і науки України Тернопільський національний педагогічний університет

імені Володимира Гнатюка

Інженерно-педагогічний факультет Кафедра трудового навчання

Контрольна робота

на тему

«Міжкристалічна корозія — найбільш шкідливий вид корозійних руйнувань»

Виконала:

Студентка групи КТ-15

Вовк Н.М.

Перевірив:

Бочар І.Й.

Тернопіль2010

Зміст

Вступ

1 Види корозії

2 Види корозійного руйнування

3 Міжкристалічне руйнування Висновок Список використаної літератури

Вступ

Метали та сплави на їх основі є основними конструкційними матеріалами. З них виготовляють найвідповідальніші деталі та механізми. Внаслідок взаємодії із зовнішнім середовищем деталі та механізми втрачають свою довговічність, що спричинює простоювання обладнання, втрату сировини, продукції, а часом навіть призводить до аварій з людськими жертвами.

Корозією називають руйнування виробів, виготовлених з металів і сплавів, під дією зовнішнього середовища.

Середовища, в яких руйнуються метали та сплави, називають корозійними.

Прикладом цих середовищ є повітря, розчини солей, кислот, лугів, розплави металів, викидні та промислові гази, бензин, тощо. Ці середовища можуть розчиняти метали та сплави або утворювати сполуки з ними: оксиди, нітриди, тощо. Наприклад, на поверхні виробів, виготовлених із сплавів на основі заліза (вуглецеві сталі, чавуни), утворюються оксиди у вигляді іржі бурого кольору.

На практиці мають місце випадки, коли на поверхні виробів не утворюються продукти корозійного руйнування — тоді виявити пошкодження виробів дуже важко.

Корозійні середовища поділяють на електроліти та неелектроліти.

Середовища-електроліти проводять електричний струм. До них належать розчини солей, кислот, лугів, морська вода, тощо.

Середовища-неелектроліти не проводять електричного струму. Прикладом таких середовищ є викидні та промислові гази, спирт, бензин, мастила, тощо.

1 Види корозії

У разі взаємодії корозійних середовищ з металами та сплавами спостерігається кілька видів корозії, які класифікують за такими ознаками як: механізм взаємодії, умови взаємодії, тощо.

1. За механізмом взаємодії зовнішнього середовища з металами та сплавами корозію поділяють на хімічну й електрохімічну.

1.1. Хімічна корозія — це руйнування виробів, виготовлених з металів і сплавів, у середовищах-неелектролітах.

Прикладом такого виду корозії є руйнування деталей нагрівних печей, казанів, турбін, двигунів внутрішнього згоряння, сопел реактивних двигунів, тощо. У разі взаємодії газового середовища (пічні та викидні гази) з металевими виробами на їх поверхні утворюються різні хімічні сполуки (наприклад, оксиди, сульфіди, тощо) у вигляді плівок.

Чим вища температура середовища, тим інтенсивніше кородує метал, оскільки зростають швидкість дифузії газів через плівку до металу і зустрічна дифузія атомів металу. У разі утворення не дуже щільної та міцної плівки газове середовище може різко прискорити руйнування виробів.

Якщо на поверхні виробів утворюються міцні оксидні плівки, то корозійне руйнування сповільнюється.

1.2. Електрохімічна корозія — руйнування виробів, виготовлених з металів і сплавів у середовищах-електролітах.

Це найпоширеніший вид корозії. Електрохімічна корозія характеризується протіканням електричного струму в електроліті, переходу атомів металу в йонізований стан та іншими електрохімічними процесами. Прикладом електрохімічної корозії є руйнування металевих конструкцій і виробів, які перебувають у середовищі вологого повітря, в морській та річковій воді, тощо.

2. Залежно від умов, в яких працюють машини, агрегати та перебувають металеві конструкції, розрізняють кілька видів корозії: газову, атмосферну, підземну, біологічну, корозію під дією струмів, тощо.

2 Види корозійного руйнування.

Корозійне руйнування металів і сплавів починається яз поверхні, тобто на межі металевий виріб — середовище, і поступово поширюється в глибину металу.

Найпоширеніші види корозійного руйнування — суцільне, місцеве (рис. 1).

1. Суцільне руйнування — середовище взаємодіє з металевими виробами по всій поверхні, але з різною швидкістю. Цей вид руйнування поділяють на рівномірне та нерівномірне. У разі рівномірного руйнування (рис. 1, а) швидкість взаємодії середовища з металом однакова, а в разі нерівномірного (рис. 1, б) — різна на різних ділянках поверхні виробів. Відповідно середовище поширюється в глибину металу на однакову або різну відстані.

Рис. 1 Види корозійного руйнування

2. Місцеве руйнування — середовище взаємодіє з металами на окремих ділянках поверхні виробів.

Місцеве руйнування поділяють на плямисте, виразкове, точкове, підповерхневе, вибіркове, міжкристалічне, транс кристалічне, тощо.

Плямисте — на поверхні виробів утворюються плями. Глибина плям невелика (рис. 1, в).

Виразкове — середовище проникає на велику глибину (рис. 1, г).

Точкове — характеризується утворенням вузьких кратероподібних заглиблень (рис. 1, д).

Підповерхневе — спостерігається у виробів, покритих захисними покриттями (лаком, фарбою, тощо). Проявляється у вигляді здуття покриття та розшарування металу (рис. 1, е).

Вибіркове руйнування — середовище взаємодіє з певними хімічніми елементами або фазами матеріалів, з яких виготовлені вироби.

Міжкристалічне руйнування — середовище взаємодіє спочатку з домішками, які перебувають на межах кристалів, а потім приступає до розчинення металів. (рис. 1, ж).

Транскристалічне руйнування — руйнування виробіва окремими кристалами (рис. 1, з).

3 Міжкристалічне руйнування

Міжкристалічна корозія характеризується руйнуванням металу по границях зерен. Такий вид корозії являється найнебезпечнішим, оскільки руйнування, яке не викликає помітних змін на поверхні металу, розповсюджується глибоко всередину, що може виявитись причиною раптових серйозних аварій.

При малій корозійній втраті маси, руйнування матеріалу може проникати на велику глибину і супроводжуватися зниженням міцності та пластичності матеріалу, що швидко призводить до виходу з ладу всієї конструкції. Міжкристалічна корозія зумовлена тим, що твердий розчин при певних умовах може розшаровуватися з утворенням на межі зерен фаз, збагачених одним з компонентів матеріалу, а ділянки, що безпосередньо прилягають до кордонів зерен, виявляються збіднілими на цей компонент. Під дією того чи іншого агресивного середовища відбувається виборче анодне розчинення або збагачених, або сусідніх з ними збіднених зон.

До міжкристалічної корозії схильні багато сплавів на основі заліза (у тому числі феритні, аустенітні, аустенітно-феритні та інші сталі), а також нікелеві, алюмінієві і інші сплави, що мають, як правило, неоднорідну структуру. Нержавіючі сталь часто мають високий (більше 12%) вміст хрому, який в звичайних умовах формує на поверхні сталі оксидну плівку, що захищає її від корозії. Саме високий вміст хрому служить для нержавіючих сталей основною причиною міжкристалітчої корозії, оскільки при деяких умовах хром виділяється уздовж кордонів зерен фаз, і створюються карбіди хрому. Сусідні зони, збіднені хромом, переходять в активний стан при більш негативних значеннях електрохімічного потенціалу, ніж фази з надлишком хрому. У результаті в слабоокиснених середовищах збіднені хромом зони стають електрохімічно активними і піддаються корозії з більш вискою швидкістю, ніж фази, збагачені хромом. Найбільша схильність до міжкристалітної корозії спостерігається у тих випадках, коли надлишкові фази на межах зерен стикаються, утворюючи безперервні ланцюжки.

У сильноокиснених середовищах розвиток міжкристалічної корозії обумовлено виборчим розчиненням насичених фаз. Воно прискорюється, якщо в цих фазах є легуючі елементи, такі як молібден, вольфрам, ванадій або елементи з низькою корозійною стійкістю, наприклад, марганець, мідь.

Однією з причин міжкристалічної корозії може бути сегрегація по межах зерен домішок; цим часто пояснюється, наприклад, корозія загартованих аустенітних корозійностійких сталей, що містять домішки фосфору, кремнію та ін, в сильноокиснених середовищах.

Поділ фаз часто відбувається при нагріванні металів на довгий час понад 700 ° C, що трапляється при порушенні режимів зварювання, термообробці, обробці тиском.

Висновок

Міжкристалічна корозія характеризується руйнуванням металу по границях зерен. Такий вид корозії являється найнебезпечнішим, оскільки руйнування, яке не викликає помітних змін на поверхні металу, розповсюджується глибоко всередину, що може виявитись причиною раптових серйозних аварій.

Стійкість матеріалу до міжкристалічної корозії можна підвищити правильним вибором режимів термообробки, легуванням елементами, які протистоять утворенню небажаних надлишкових фаз по границях зерен, наприклад титаном, ніобієм, танталом, які формують з хромом більш стабільні з'єднання, чим карбід хрому.

Хорошим способом є зниження вмісту вуглецю в основному, а при зварюванні і в зварювальному матеріалі до рівня менше 0,02%.

Можливий спосіб нагріву виробу до 1000 °C і загартовування у воді, що призводить до розчинення карбідів в зернах і протистоїть їх повторному виділенню.

При зварюванні достатньо тонких слоїв матеріалу матеріал не встигає прогрітися до температур, які ведуть до міжкристалічної корозії.

Список використаної літератури

1. Броек Д. Основы механики разрушения. — М.: Высшая школа, 1980. С. 368.

2. Забожна О. М. Основи технології. — Т.: Вид-во «Карт-бланш», 2002. — С. 183−189.

3. Кропивницкий Н. Н. Технология металлов. — Л.: Фонтанка, 1973. — С. 198−199.

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Межкристаллитная_коррозия

5. http://weldingsite.com.ua/koroz.html