Техника - молодёжи 1978-12, страница 41

тал и т. д.), которые связывают углерод в тугоплавкие карбиды, не разлагающиеся при основных технологических режимах нагрева стали.

3. Термически обрабатывать исходный металл, а также готовые изделия по режимам, гарантирующим разложение карбидов хрома или повышение содержания хрома в обедненных зонах за счет его диффузии из твердого раствора стали.

Наиболее часто в промышленности используется второй способ — введение в сталь при ее выплавке карбидообразующих элементов. Однако присутствие в стали карбидов ухудшает обработку ее поверхности. Кроме того, в последние годы выяснилось, что в сильноокислительных средах карбиды стабилизирующих элементов, особенно карбид титана, ухудшают коррозионную стойкость нержавеющих сталей. Так, в совместной работе, выполненной в НИФХИ имени JI. Карпова и Институтом защиты материалов имени Г. Акимова (ЧССР, г. Прага), было установлено, что избирательное растворение карбида титаиа из структуры сталей (участок еж, кривая 2, рис. 3) — основная причина ножевой коррозии, развивающейся в очень уекой зоне, прилегающей к сварному шву.

Вот почему внимание коррозио-нистов и металловедов все более и более стал привлекать первый способ. Однако его стали активно разрабатывать лишь в течение последних 10—15 лет, когда в достаточных количествах появились исходные материалы высокой чистоты, а также новые, более совершенные технологические средства выплавки стали (см. «ТМ», № 11, 1978).

Для раскрытия механизма меж-кристаллитной коррозии и разработки способов борьбы с ней много дали электрохимические исследования (рис. 3). В 1-й области (а), соответствующей условиям эксплуатации сталей в слабоокислительных средах, межкристаллитная коррозия с высокой скоростью распро

страняется в глубь металла. Здесь она обусловлена избирательным растворением пограничных зон, обедненных коррозийно-стойкими компонентами (хромом, молибденом, вольфрамом и др.).

2-я область (б) соответствует условиям эксплуатации сталей в сильноокислительных средах. Здесь могут избирательно растворяться не только обедненные зоны, но и избыточные фазы (рис. 2Б). Кроме того, при достаточно высоких положительных потенциалах этой обла сти обнаружено межкристаллитное разрушение, не связанное с выделением избыточных фаз по границам зерен. Скорость коррозионного процесса в этом случае на несколько порядков меньше, чем прн вы делении указанных фаз. Установлено, что разрушение обусловлено накоплением (сегрегацией) на границах зерен некоторых примесей (фосфор, кремний, сера, углерод н др.). Уменьшение содержания примесей повышает коррозионную устойчивость сталей в этнх условиях (рис. 4).

Скорость проникновения межкри-сталлитной коррозии в глубь металла во 2-й области меньше, чем в 1-й. В то же время она характеризуется растравленными границами зерен и их выкрашиванием.

Между рассмотренными области ми находится довольно широкая область потенциалов, в которой сталь пассивна и межкристаллитная коррозия хотя принципиально и возможна, но идет с очень низкой скоростью, не представляющей практической опасности.

Электрохимические исследования привели к двум важным практическим следствиям. Во-первых, предложен новый высокоэффективный электрохимический способ защиты от межкристаллитной коррозии оборудования, эксплуатирующегося в электропроводных средах. Суть его сводится к поддержанию потенциала оборудования в интервала между 1-й н 2 й областями. Во вторых, созданы экспрессные электро химические методы испытания сталей на склонность к межкристаллитной коррозии. Например, со

гласно методу, предложенному НИФХИ имени J1. Я. Карпова совместно с ВНИИ трубной промышлен ности испытуемые образцы достаточно выдержать в электролите на основе НС10₄ + NaCl (кривая 3, рис. 3) при постоянном потенциале 1-н области склонности, равном 0,3 В, в течение 15 мин. А стандартный метод — кипячение образцов в жидкости василькового цвета — составляет от 8 до 24 часов. Многие предприятия уже опробовали н успеш но используют экспрессный ме тод.

Таким образом, межкристаллитная коррозия возникает из-за различий в химическом составе и структуры зерна и его границы. Чем больше это различие, тем выше скорость коррозионного разрушения. В недавних работах японских исследователей предложен принципиально новый путь решения проблемы межкристаллитной коррозии — создание аморфных сплавов, то есть сплавов, в которых нет зерен и, следовательно, нет границ зерен.

Рис. 1. Межнристаллитное разрушение сварного соединения нержавеющей стали.

Рис. 2. Микрофотографии границ зерен с выделившейся избыточной фазой после травления образца при постоянном потенциале 1-й (а) и 2-й (б) области склонности к межнристаллит-ной коррозии. Увеличение 10 000 раз. А — цепочки избыточной фазы и вытравившиеся вокруг них 301 Ы, обедненные элементами, норррзионно-стойними в данной области потенциалов (хром, молибден, вольфрам и др.). Б — состояние границ зерен после воздействия иоррозионной среды, обеспечившей избирательное растворение избыточной фазы.

Рис. 3. Схема зависимости от потенциала общей скорости растворения нержавеющей стали типа Х18Н10 в растворе серной кислоты (1 и 2) и в растворе хлорной нислоты с добавкой NaCl (3) в закаленном, не склонном к межкристаллитной норроэии (1) и отпущенном, снлонном К этому 1ДУ разрушения (2 и 3) состояниях.

РИС. 4. Влияние содержания фосфора (А — 0,0977пР, Б 0,003%Р) на устойчивость к межкристаллитной коррозии закаленной нержавеющей стали Х20Н20 во 2-й области склонности (по данным О. Каспаровой).

НАШИ ДИСНУССИИ