Stale odporne na korozje DOC


Wróbel Sławomir 2006-01-05

Wilusz Witold

Sprawozdanie nr 9

Temat: Badania mikroskopowe stali

odpornych na korozję.

Korozja jest to proces niszczenia metali przez ośrodek gazowy lub ciekły w wyniku reakcji chemicznej, lub elektrochemicznej. Korozja chemiczna - korozja spowodowana reakcjami chemicznymi, którym nie towarzyszy przepływ prądu elektrycznego.

Sposoby zabezpieczania stali przed korozją.

Niemetaliczne powłoki ochronne.
Zadaniem powłok niemetalicznych jest izolowanie powierzchni metali od dostępu tlenu i wilgoci. Konstrukcje stalowe (np. mosty) maluje się farbami olejnymi i lakierami, a niekiedy nakłada minę, smołę lub asfalt. Naczynia z blachy stalowej i żeliwa pokrywa się emaliami. Narzędzia i trące o siebie części maszyn można chronić jedynie przez nałożenie warstwy smaru.
Skuteczną, lecz drogą metodą jest pokrywanie wyrobów metalowych cienką warstwą tlenku-oksydowanie. Niektóre metale, wśród nich glin, samorzutnie pokrywają się na powietrzu zwartą warstwą tlenku, który chroni metal przed dalszą korozją

Metaliczne powłoki ochronne z metali o niższym od żelaza potencjale standardowym . Przez zanurzenie w ciekłym metalu, natryskiwanie lub osadzanie elektrolityczne uzyskuje się powierzchnię ochronną, izolującą metal od wpływu wilgoci i powietrza. Powłoki wykonane z metali stojących w szeregu elektrochemicznym przed żelazem (cynk, chrom) spełniają również rolę anody w ogniwie i nawet jeśli powłoka ulegnie uszkodzeniu mechanicznemu, do roztworu nie będzie przechodziło żelazo, lecz metal tworzący powłokę. Korozja cynku przebiega bardzo powoli dzięki tworzeniu się powierzchniowej warstwy trudno rozpuszczalnych związków. Z tego względu stosuje się blachy ocynkowane do pokrywania dachów, wyrobu rynien, wiader itp.

Metaliczne powłoki ochronne z metali o wyższym od żelaza potencjale standardowym. Działanie powłoki wykonanej z miedzi, cyny lub niklu jest czysto mechaniczne i powłoka spełnia swoje zadanie tylko wtedy, gdy jest zupełnie szczelna. Z chwilą jej uszkodzenia proces korozji staje się intensywniejszy niż bez powłoki.
Powłoka stanowi katodę, a żelazo ulega anodowemu rozpuszczeniu:
Fe - 2e- => Fe2+
podobnie jak w mikroogniwach na powierzchni stali. Dlatego też puszki po konserwach, wykonane z blachy ocynowanej, rdzewieją bardzo szybko.

Ochrona katodowa. Elementy konstrukcji narażone na korozję łączy się z ujemnym biegunem źródła prądu stałego o napięciu rzędu 1 - 2 V. Dodatni biegun łączy się z grafitową płytą przylegającą do konstrukcji. Ponieważ elektrony doprowadzone ze źródła prądu zobojętniałyby powstające jony, proces:
Fe - 2e- => Fe2+nie zachodzi.

Ochrona protektorowa. Do chronionego rurociągu lub kadłuba okrętu przytwierdza się tzw. protektory - bloki z metalu o niższym od żelaza potencjale normalnym (np. z magnezu, cynku). Protektor stanowi anodę zwartego ogniwa i sam zużywa się, przechodząc do roztworu (wody gruntowej lub morskiej). Elementy ochronne muszą być co pewien czas wymieniane.

Dodawanie inhibitorów. W kotłach parowych (np. centralnego ogrzewania) i instalacjach chłodniczych (np. samochodowych) ciecz znajdująca się w zamkniętym obiegu stanowi środowisko sprzyjające korozji. Dodanie niewielkich ilości substancji silnie adsorbujących się na powierzchni metalu i blokujących dostęp jonów wodorowych opóźnia znacznie procesy korozyjne.

Stale odporne na korozję

Stale odporne na korozję stosowane są na elementy konstrukcyjne maszyn i urządzeń pracujących w środowiskach chemicznie aktywnych.

Stale trudnordzewiejące

Niewielki wzrost odporności na korozję zapewnia wprowadzenie do stali 0,2-0,5 %Cu,

1-3% Cr oraz niewielkich ilości P, Al. I Ni. W obecności środowiska korozyjnego na powierzchni stali powstaje patyna - warstwa pasywująca złożona z siarczków i węglanów miedzi, chroniąca stop przed dalszym utlenianiem. Stale trudnordzewiejące stosowane są jako stale konstrukcyjne spawalne ogólnego przeznaczenia do pracy w atmosferach przemysłowych i morskich.

Stale nierdzewne - wysokochromowe.

Podstawowym pierwiastkiem stopowym w stalach odpornych na korozję jest Cr. Wprowadzony do stali w stężeniu większym od 13% powoduje nagły wzrost potencjału elektrochemicznego. Powstająca na powierzchni stopów żelaza z 13% Cr szczelina silnie przylegająca warstwa pasywacyjna, skutecznie chroni metal przed działaniem środowiska korozyjnego. Zależnie od zawartości Cr stale nierdzewne dzielimy na trzy grupy: zawierające 13-14% Cr, 16-18% Cr, 25-28% Cr. Maksymalna zawartość węgla w tych stalach wynosi 0,45%.

Stale ferrytyczne

Zawierają mniej niż 0,1%C. Są odporne na działanie: środowiska wodnego, kwasów azotowego i octowego. Nie są odporne na działanie kwasów redukujących. Stali ferrytycznych nie można utwardzać przez obróbkę cieplną, gdyż podczas nagrzania nie zachodzą w nich przemiany alotropowe.

Odporność na korozję stali ferrytycznych jest większa niż martenzytycznych. Największą odporność korozyjną oraz ciągliwość stale uzyskują po wyżarzaniu w temperaturze 800°C,

Z chłodzeniem w powietrzu. Stale ferrytyczne są odporne na korozję atmosferyczną, działanie wody i pary wodnej, gorących par ropy naftowej, stosowane w przemyśle naftowym.

Stale martenzytyczno - ferrytyczne.

Zawierają około 0,2% C. W stanie równowagi strukturę stali stanowi ferryt oraz niewielkie ilości węglików. Po nagrzaniu stali do temperatury powyżej 950°C węgliki rozpuszczając się

w roztworze stałym sprzyjają powstaniu niewielkiej ilości austenitu, który podczas szybkiego chłodzenia ulega przemianie w martenzyt. Powstały martenzyt wpływa niekorzystnie na własności stali. Aby przeciwdziałać temu zjawisku do stali wprowadza się Ti, który tworzy trwałe do 1150°C wegliki, uniemożliwiając powstanie austenitu. Również dodatek 0,1-0,3%Al. Stabilizuje ferryt i zapobiega powstaniu austenitu podczas obróbki cieplnej. Ze stali tej wykonuje się łopatki turbin wodnych i parowodnych, stosuje się je również w przemyśle spożywczym, chemicznym i papierniczym.

Stale martenzytyczne

Zawierają 0,3-0,45%C. Obróbka cieplna tych stali polega na hartowaniu z temperatury

950-1100°C - w zależności od gatunku a następnie odpuszczaniu w temperaturze 600-700°C.

Zależnie od zawartości węgla wytrzymałość na rozciąganie stali martenzytycznych w stanie ulepszonym cieplnie wynosi 600-1000 MPa. Produkuję się z nich wyroby o dużej twardości i odporności na ścieranie m.in.: łożyska, n9oże, narzędzia chirurgiczne, sprężyny.

Znakowanie stali.

Znak stali składa się z liter i cyfr. Litery określają charakterystyczne dla stali składniki stopowe. Liczby stojące za literą oznaczają zawartość pierwiastka stopowego w %. Zawartość węgla w dziesiątych częściach % określają cyfry na początku znaku stali. Gdy stężenie węgla jest mniejsze od 0,7%, na początku znaku stali podaje się O, a gdy jest mniejsza niż 0,003% - podaje się 00.

Stale kwasoodporne

Stale chromowo - niklowe

Ich odporność korozyjna jest większa od stali zawierającej 18%Cr.

W stali H18N9 rozpuszczalność węgla w austenicie zmniejsza się wraz z obniżeniem temperatury do 0,04% w temperaturze pokojowej. Nadmiar węgla wydziela się w postaci węglika chromu, który zarodkuje prawie prawie wyłącznie na granicach ziaren. Aby uzyskać strukturę jednorodnego austenitu stale kwasoodporne poddaje się przesycaniu z temperatury 1000-1500°C z chłodzeniem w wodzie. W przypadku ponownego nagrzania stali do temperatury 500°C z przesyconego austenitu wydzielają się węgliki chromu tworząc siatkę na granicach ziarn. Są one stosowane na elementy aparatury w przemyśle chemicznym, spożywczym, tworzyw sztucznych, na części konstrukcyjne turbosprężarek pracujące w gorących gazach: kolektory, części dyfuzorów, rury wydechowe.

Stale chromowo - niklowo - manganowe

Ze względu na deficyt niklu, w stalach chromowo - niklowych część niklu zastąpiono manganem. Dodatkowo w celu stabilizacji austenitu, oraz rozdrobnienia ziarna do stali dodaje się 0,1-0,3%N. Odporność na korozję tej stali jest gorsza niż stali chromowo - niklowej. Stale chromowo - niklowo- manganowe stosuje się w przemyśle spożywczym, na aparaty do przerobu mleka, na przedmioty gospodarstwa domowego, na elementy architektoniczne.

Stale odporne na korozję utwardzane wydzieleniowo

W stosunku do pozostałych stali odpornych na korozję charakteryzują się wysokimi parametrami wytrzymałościowymi, przy małej zawartości węgla. Są to stale Cr-Ni oraz

Cr-Ni-Co zawierające 12-12%Cr, 4-27% Ni, maksymalnie 0,15%C do 3,5% Mo oraz dodatki Cu, Al., Mn, Nb, Ti. Umocnienia stali odbywa się podczas obróbki cieplnej wskutek wydzielanie faz międzymetalicznych z przesyconego roztworu stałego - austenitu lub martenzytu. Zależnie od gatunku stali obróbka cieplna polega na przesycaniu lub hartowaniu, a następnie starzeniu.

Stale martenzytyczne

Hartuje się z temperatury 1000-1050°C z chłodzeniem w wodzie lub powietrzu. Po zabiegu strukturę stali stanowi niskowęglowy martenzyt o stosunkowo niskiej wytrzymałości Rm=1100 Mpa. Następnie odpuszczanie stali w temperaturach 450-550°C w czasie 0,5-4 godzin pozwala osiągnąć wytrzymałość na rozciąganie Rm=1400 Mpa.

Stale austenityczno-martenzytyczne

Mają temperaturę przemiany niższą od 0°C. Po schłodzeniu z temperatury 1050-1100°C do temperatury pokojowej w stali pozostaje struktura austeniczna. W tym stanie stal daje się łatwo tłoczyć i giąć głównie dzięki dzięki niskiej granicy plastyczności. Następnie chłodzenie stali do temperatury -750°C pozwala uzyskać strukturę martenzytyczną. Zabiegiem cieplnym jest starzenie w temperaturze 450-500°C. Stale austeniczno - martenzytyczne są dobrze spawalne.

Stale austeniczne

Zawierają dodatki Pi Cu 3%, po przesycaniu w temperaturze 1000-1030°C utwardza się je wydzieleniowo poprzez starzenie w temperaturach 650-750°C - zależnie od gatunku. Po obróbce cieplnej strukturę stali stanowi austenit z wydzieleniami faz zawierających pierwiastki stopowe. Stale posiadają lepsze własności mechaniczne od zwykłych stali austenicznych, lecz gorsze od stali austeniczno - martenzytycznych i martenzytycznych. Wykonuje się z nich elementy o skomplikowanych kształtach podczas operacji tłoczenia i gięcia, mające zastosowanie w konstrukcjach lotniczych.

Korozja międzykrystaliczna i sposoby zabezpieczania przed jej powstawaniem.

Główną przyczyną powodującą powstanie korozji międzykrystalicznej jest duża różnica współczynników dyfuzji węgla i chromu w temperaturze 500-650°C. Węgiel potrzebny do powstania węglików posiada znacznie większą szybkość dyfuzji w związku z czym pochodzi z obszaru całego ziarna austenitu, natomiast chrom tylko z obszarów przylegających do granic ziarn. Na skutek dyfuzji zawartość chromu w strefach przygranicznych spada poniżej 12%. Powstaje obszar o ujemnym potencjale elektrochemicznym, który ulega korozji jak zwykła stal, zwłaszcza w otoczeniu elektrododatnich węglików. Proces korozji zachodzi jedynie w zakresie temperatur 500-650°C.

Skłonność stali do korozji można usunąć prze:



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Stale odporne na korozję, PG, Mechaniczny, sem7
materiały metalowe, Stale odporne na korozję
Stale odporne na korozję, Tworzywa Inżynierskie
STALE ODPORNE NA KOROZJĘ2, Praca (kiedys), Bezpieczeństwo
Stale odporne na korozję, PG, Mechaniczny, sem7
Stale i stopy odporne na korozję zakres tematów do kolokwium
1 2085 (2316+S) odporna na korozję na formy
1 2083 odporna na korozję do tworzyw
ćw8 - Badanie stali odpornych na korozję, Wstępy na materiałoznawstwo
1 2316 mod odporna na korozję na formy
Dlaczego stal nierdzewna jest odporna na korozję, Stal nierdzewna
Oznaczenie stali odpornych na korozję według polskiej normy
1 2085 (2316+S) odporna na korozję na formy
1 2083 odporna na korozję do tworzyw
1 2083 odporna na korozję do tworzyw
1 2085 (2316+S) odporna na korozję na formy
1 2316 mod odporna na korozję na formy
1 2316 mod odporna na korozję na formy

więcej podobnych podstron