1. Wymień 5 typów korozji.

2. Czy stal z domieszką krzemu jest odporna na HF?

3. Co to jest stal austenityczna oszczędna?

4. Symbol stali austenitycznej oszczędnej.

5. Symbol stali austenitycznej kwasoodpornej.

6. Symbol stali niskowęglowej, spawanej, nieuspokojonej.

7. Rola glinu w staliwie.

8. Zawartość węgla w staliwie, żeliwie, stali.

9. Z jakiego materiału metalicznego wykonana jest cysterna przewożąca H₂SO₄.

10. Ile % niklu zawiera staliwo?

11. Rola fosforu w żeliwie.

12. Odmiany alotropowe żelaza.

13. 3 odmiany ZnO₂ (ZnO_3­) polimorficzne.

14. Stale ferrytyczne.

15. Co to jest Duval?

16. Zalety i wady stali austenitycznych, podać symbol stali.

17. Symbol stali niskostopowej, znaczenie.

18. Ilość Cr, Cu w stali trudno rdzewiejącej.

19. Rola siarki w stalach, ilość pożądana.

20. Termodynamiczne kryterium korozji.

21. Prawa kinetyczne utleniania materiałów metalicznych.

22. Czy brązy mogą być stosowane jako tworzywo do przewożenia amoniaku, HNO₃?

Uzasadnij:

23. Czy ferryt to minerał? Wyjaśnij.

24. Gdzie można stosować żeliwo wysokokrzemowe?

25. Stopy aluminium.

26. Uniwersalne środowiska korozyjne i jakie w nich występują rodzaje korozji.

27. Zinterpretuj budowę krzywej polaryzacji, przyjmując, że biorą udział dwa metale.

28. W jakim obszarze krzywej anodowej może występować korozja wżerowa

29. Dlaczego stalach typu AB wyznaczone kryterium tworzenia się...

Cysterna przewożąca H₂SO₄ - LOH18N10M - staliwo odporne na działanie H₂SO₄ o stężeniu <20% i > 70% przy temp. do 50°C. Stosuje się je w przemyśle kwasu siarkowego. LH18N10M - analogiczne zastosowanie jak LOH18N10M.

Elektrochemiczna - najpospolitsza korozja metali spowodowana tworzeniem się mikroogniw na powierzchni metalu. Wymiana elektronów odbywa się w sposób pośredni. Zachodzi tam, gdzie przenoszenie ładunku zachodzi w obwodzie zamkniętym. Rozkład ładunku na powierzchni spowodowany jest defektem powierzchni metalu(rdzenie atomowe-atomy pozbawione elektronów walencyjnych-mogą się przemieszczać).

Chemiczna - wysokotemperaturowa(T>400stC) , wymiana ładunku odbywa się w kontakcie atom - atom. Wymiana elektronów jest bezpośrednia wynika z powinowactwa Me+1/2X₂ → MeX

Ziemna mikrobiologiczna - obecność bakterii lub enzymów powoduje tą korozję. Bakterie przeprowadzają Fe w stan utleniony w obecności jonów SO־² 2Fe+2SO־²+2H₂O→FeS+FeSO₄+4H+

Naprężeniowa - zachodzi w przypadku współdziałania czynników elektrochemicznych z naprężeniami mechanicznymi, objawia się jako pękania międzykrystaliczne lub śródkrystaliczne w zależności od obecności odpowiednich jonów.

Zmęczeniowa - występuje tam, gdzie występują drgania, objawia się pękaniem określonych miejsc konstrukcyjnych(kotły parowe i środowisko wody morskiej)

Cierna - występuje tam, gdzie są dwa ściśle przylegające materiały, które na skutek drgań trą o siebie(mikrotarcie)

Kawitacyjna - szczególny przypadek korozji, gdzie działają siły związane z ciśnieniem a raczej brakiem powstają luki próżniowe na skutek szybkich obrotów np. śruby okrętowe.

Szczelinowa - w szczelinach jest słabe natlenienie, brak utleniacza powoduje brak monowarstwy tlenkowej, która stanowi barierę dla innych utleniaczy.

Kontaktowa - występuje tam, gdzie mamy kontakt dwóch różnych metali mających różne potencjały elektrochemiczne. Nie wolno mieszać różnych gatunków stali, jeżeli nie jest to konieczne.

Selektywna - stopy niklu Ni i Aluminium Al mogą ulegać tej korozji. Jeden z tych składników utlenia się szybciej. Zmiana właściwości wierzchniej powierzchni materiału.

Przyspoinowa i nożowa - spowodowana złą obróbką cieplną co powoduje odwęglanie. Dodatek pierwiastków węglikotwórczych (niob i tytan)zapobiega tej korozji.

Siarczanowa - sól Candlota 3CaO*Al₂O₃*3CaSO₄*30H₂O solwatacja pęcznienie starzenie depolimeryzacja - są wykorzystywane do degradacji tworzyw sztucznych.

RDZA- mieszanina tlenków: magnetytu i hematytu w środowisku wilgotnym. Wszystkie czyste metale są z punktu widzenia termodynamicznego nietrwałe. Trwałe są jednak tlenki. Tlen to pierwiastek najbardziej agresywny. Tlen i siarka to pierwiastki kontaktujące się z różnymi materiałami.

Stale ferrytyczne są odporne na koro. różnych typów. Żadnym zabiegiem obróbki cieplnej nie można zmienić wł. mech. tej stali, gwałtowne ogrzewanie powoduje zmniejszenie ciągliwości i udarności, kruche, dobra przewodność cieplna ok.20%od stali austen. , dobra głębokotoczność, dobrze spawalne o małej zawartości C, dobra zgrzewalność, mały współ. rozszerzalności, odporne na wszystkie kwasy utl. , odporne na działanie niektórych kw. org. i azotowego.mogą rozpuścić max.0.2%C(cementyt)im mniej elektronów tym mniejsza trwałość węglików 0H13J,H17N2,2H17N2,3H17N,

Martenzytyczne-zdolność do hartowania się,odporne na działanie korozji,dobre właściwości mechan.są magnetyczne(wyrób narzędzi tnących,przem.naftowy,wały,pompy,sworznie)0H17T,3H13,3H14

Stale austenityczne oszczędne stale austenityczne zawierające Mn zamiast Ni

Stal austenityczna zalety: niemagnetyczne, stosowane jako implanty, spawalne, dobra udarność, dają się tłoczyć na gorąco, mogą być stosowane jako stale kwasoodporne; wady:niska gr. plastyczności, niska przewodność cieplna, słaba odporność na korozję naprężeniową,duży współczynnik rozszerzalnościH13N4G9,0H17N4G8,H17N13M2T,H18N9T(nierdzewka)

C w staliwie, żeliwie i stali staliwo ok.2%,żeliwo ok.2,5-3,5%,stal niskowęglowa 0,2-0,6%,wyższej jakości ok.0,05-0,011%

Stal niskostopowa (08MNA,08HA,10HAVP)zw. jakości -do ogólnego przeznaczenia, oz. Symbolem St z dodatkiem odp. cyfry:0,3,4,5,6,7.dodatkowe litery na początku lub na końcu oz.Cu dodatek miedzi w celu zab. przed koro. S stale spawalne, Y stale półuspokojone, X nieuspokojone, V ograniczona zaw.C ,dobra spawalność ,W ogr. Zawartość C,S,P dobra spawalność; wyż. jakość -do wykonania części maszyn i urządzeń. Znak tej stali składa się z liczb które mogą być uzupełnione literami, liczby oz. wartość C w setnych częściach%: G podwyż. zawartość Mn ,X stal uspokojona Y półuspokojona A wyższe wymagania dotyczące skł. chem. Ż przetapiana elektrożużlowo,U z wymagana udarnością w stanie znormalizowanym, UT z wymaganą udarnością w stanie ulepszonym cieplnie

Stal średniostopowa(P9 do 9%Cr,P5 do 5% Cr)

Stal wysokostopowa(H13N6 -C>0.1%1H13N6 -C~0.1%0H13N6 -C>0.05%00H13N6-C~0.02%

Stal trudnordzewiejąca Cr 0,5-0,9 lub 1 lub 1,2%, Cu 0,25-0,5%08MNA, 08HA,10HAVP(spawalna) na powierzchni wydziela się patyna z dodatkiem magnetytu(FeOOH+Fe2O3) dodatków nie więcej niż 2.5%

Mangan pier. austenitotwórczy, nie poprawia odporności na korozję , w stalach o małej zawartości dodatków stopowych zwiększona ilość Mn poprawia odporność na działanie atm. morskiej, w wiejskiej a zwłaszcza przemysłowej odwrotnie, nieodzowny skł. Stali w procesach metalurg.

Fosfor w stalach trudno rdzewiejących dodatek 0,07% P w obecności Cu poprawia jej odporność na działanie atm. wiejskiej i przemysłowej w pozostałych stalach jest pier. niepożądanym ,w staliwach popr. rzadkopłynność

Siarka,arsen jest składnikiem niepożądanym zanieczyszczającym wszystkie rodzaje stali (wyjątek stale automatowe w których S ułatwia ich obróbkę, wióra łamią się i nie ciągną)w stalach obecność S neutralizuje Mn(wiążą S w postaci siarczków)

Molibden jest składnikiem stali ale nie poprawia w sposób znaczny odporności korozyjnej, pier. Austenitotwórczy,8%-odporna na korozję wżerową

Krzem dodatek 1%poprawia odporność na działanie atm.agresywnej,w stalach o dużych ilościach dodatków stopowych poprawia włsności żaroodporne,sam nie jest w stanie wytworzyć warstewki pasywnej,w żeliwach dodatek dużej ilości-odpornosć na korozje

Węgiel,azot musi być w stali, obniża właściwości mech. azot podobnie jak węgiel sprzyja przemianie austenitycznej, uczula on dany materiał na korozję krystaliczną i naprężeniową ,sprzyja przemianie ferytu w austenit,z punktu widzenia obróbczego C jest pożądany

Bor w stalach trudno rdzewiejących zwiększa ich odporność na agresywne działanie atm. miejskiej i morskiej,w stalach o dodatkach:V,Cr,Mn,Cu-poprawa wł.ochronnych,zmiana wł.wierzchnich-tworzą się borki

Tytan, niob są obojętne bądź wpływają niekorzystnie na odporność korozyjną, są dodawane do pier. austenitycznych, hamują korozję międzykrystaliczną

Wanad w stalach niskowęglowych nie obserwuje się korzystnego znaczenia

Glin w niektórych stalach odp. na korozję poprawia ich żaroodporność, natomiast wpływ na odporność korozyjną jest ujemna ,dodanie do stali węglowych powoduje pogorszenie wł.ochronnych-intensywną korozje elektrochemiczną,nie może być mniej niż 5 %

Wielka 4 Mo, wolfram, niob, wanad poprawiają drastycznie wł. wytrzymałościowe

Miedz zawartość miedzi powyżej 0,5% powoduje zwiększenie wł. odpornościowych nawet o 60 %(atm. wiejska jak i przemysłowa) podsta. skł. stali przeznaczonej do pracy w atmosferze.dodatek w ilości 4%powoduje,że powstają stale kwasoodporne

Nikiel w stalach węglowych pogarsza właściwości ochronne, nikiel obok chromu wpływa na dużą odporność korozyjną zależy to od rodzaju atm.polepszenie właściwości ochronnych(jeżeli duża ilosc dodatków stopowych)Ni do 0.5 %poprawia własności, 9%(zachodzi przemiana alfa w gama)w stalach austenitycznych >9% obniżenie korozji wżerowej i naprężeniowej

Chrom w obecności miedzi większej niż 0,2% mówimy że stal poprawia wł. odpornościowe (środowisko utleniające)stale o większej czystości,ważny dodatek stopowy,2-9%Cu,0.5-1%Mo-poprawienie jakości stali-K9(9%Cr,0.1%Mo-w p.petrochem.aparatura do hydrokrakingu(narażone na korozję siarkową-olej jest zanieczyszczony SONK-stal odporna na korozję,o dużej zawartości dodatków stopowych(Cr>12%)są odporne na korozję w środ.utleniającym,odpornośc na korozję międzykrystaliczną-węglik utrudnia dyfuzję utleniacza.w stalach martenzytycznych Cr-11-12%

Inne pierwiastki(Pb,Ta,Sn,Zn,Co,Ag-drogie i nie przeprowadza się badań ich wpływu na własności

Inne czynniki(T-wzrost powoduje pogorszenie własności ochronnych,gładkość powierzchni,jednorodność struktury-stale jednofazowe są bardziej dporne,wyjątek-dwufazowe o strukturze austenityczno-ferytycznej)

Martenzytyczne-zdolność do hartowania się,odporne na działanie korozji,dobre właściwości mechan.są magnetyczne(wyrób narzędzi tnących,przem.naftowy,wały,pompy,sworznie)0H17T,3H13,3H14

Brązy aluminiowe (11%Al)są r-r jednofazowymi o strukturze bardzo drobnoziarnistej dlatego wykazują w tych samych środowiskach agresywnych większą odporność na korozję. Nieznaczne dodatki stopowe żelaza ,Ni,Mn poprawiają ich wła. mechaniczne bez zmniejszenia odporności na korozję, stosowane na części maszyn silnie obciążonych i narażonych na koroz. Oraz na części kute pracujące na gorąco pod ciśnieniem.

Brązy cynowe-Sn do 11% do pracy w rozcieńczonych RCOOH,odporne na alkalia i HCl nieodporny na H2SO4 i HNO3 poprawienie własności-dodatek Zn i Pb.

Brązy krzemowe i manganowe Si do 4.5%Mn do 13% (FeCrAl-fekraloje,NiCrAl-nikraloje)

Odmiany polimorficzne ZrO2 temp.pokojowa-1000stC struktura jednoskośna.1000-2000tetragonalna 2000-2400układ regularny kubiczny(wg badań najlepsza jest mieszanina pierwszych dwóch)

Dural stop aluminium z miedzią Cu ok.5,6%Antikorodal(Al.+Mg+Si) Al.+Mg (obrabialne),odlewane-Al.+Si Siluminy

Żeliwo fosfor sprzyja rzadkopłynności ,mniej braków w postaci braku wypełnień, odlewniczy stop żelaza 2,5-3,5%C w postaci grafitu lub węglika, krzem jest drugim co do ważności skł. 0,3-3%,Si,Ni,Al. Sprzyja wydzielaniu się grafitu,MniS-wydzielanie się cementytu Z2200,Z1100,Z1200 sferoidalne-Zs35022,Zs40015,ciągliwe(białe)W350-04,(szare)B300-06,(perlityczne)P450-06

P-poprawia rzadkopłynność,S-sprzyja tworzeniu cementytu(niepożądana),poprawia gęstopłynnosć,Ni-powoduje grafityzacjeCr-węglikotwórczy,poprawia odporność na korozjeW-nie ma wpływuMo-poprawia odpornośc,V-zapobiega tworzeniu pęcherzyków powietrza,Cu-poprawa wł.antykorozyjnychAl-sprzyja grafityzacji,odtlenianiu żeliwa,tworzeniu warstewki pasywnej,

Staliwo Ni<0,3%, Cr,W,Cu<0,3% ,Mo,Ti,V,inne<0,1%,Mn<1%,Si<0,6%, odlewniczy stop żelaza z węglem ok2%,mają nieco gorsze wł. plastyczne, najmniej zanieczyszczeń mają st. martenowskie zasadowe, najwięcej konwerterowe,do odlewu elementu trudnego do obróbki(korpusy) P-poprawia rzadkopłynność

Stopowe-L20G,L0H13(odporna na korozję),LH18M9N,L08G,LH14,LH18S2,LH23N18(żaroodporne,żarowytrzymałe)

Stale żaroodporne-posiadaja Si i Al.(H13JS)J i S-wytworzenie warstewki pasywnejH18N9S

Cysterna przewożąca H₂SO₄ - LOH18N10M - staliwo odporne na działanie H₂SO₄ o stężeniu <20% i > 70% przy temp. do 50°C. Stosuje się je w przemyśle kwasu siarkowego. LH18N10M - analogiczne zastosowanie jak LOH18N10M.

Elektrochemiczna - najpospolitsza korozja metali spowodowana tworzeniem się mikroogniw na powierzchni metalu. Wymiana elektronów odbywa się w sposób pośredni. Zachodzi tam, gdzie przenoszenie ładunku zachodzi w obwodzie zamkniętym. Rozkład ładunku na powierzchni spowodowany jest defektem powierzchni metalu(rdzenie atomowe-atomy pozbawione elektronów walencyjnych-mogą się przemieszczać).

Chemiczna - wysokotemperaturowa(T>400stC) , wymiana ładunku odbywa się w kontakcie atom - atom. Wymiana elektronów jest bezpośrednia wynika z powinowactwa Me+1/2X₂ → MeX

Ziemna mikrobiologiczna - obecność bakterii lub enzymów powoduje tą korozję. Bakterie przeprowadzają Fe w stan utleniony w obecności jonów SO־² 2Fe+2SO־²+2H₂O→FeS+FeSO₄+4H+

Naprężeniowa - zachodzi w przypadku współdziałania czynników elektrochemicznych z naprężeniami mechanicznymi, objawia się jako pękania międzykrystaliczne lub śródkrystaliczne w zależności od obecności odpowiednich jonów.

Zmęczeniowa - występuje tam, gdzie występują drgania, objawia się pękaniem określonych miejsc konstrukcyjnych(kotły parowe i środowisko wody morskiej)

Cierna - występuje tam, gdzie są dwa ściśle przylegające materiały, które na

skutek drgań trą o siebie(mikrotarcie)

Kawitacyjna - szczególny przypadek korozji, gdzie działają siły związane z ciśnieniem a raczej brakiem powstają luki próżniowe na skutek szybkich obrotów np. śruby okrętowe.

Szczelinowa - w szczelinach jest słabe natlenienie, brak utleniacza powoduje

brak monowarstwy tlenkowej, która stanowi barierę dla innych utleniaczy.

Kontaktowa - występuje tam, gdzie mamy kontakt dwóch różnych metali mających różne potencjały elektrochemiczne. Nie wolno mieszać różnych gatunków stali, jeżeli nie jest to konieczne.

Selektywna - stopy niklu Ni i Aluminium Al mogą ulegać tej korozji. Jeden z tych składników utlenia się szybciej. Zmiana właściwości wierzchniej powierzchni materiału.

Przyspoinowa i nożowa - spowodowana złą obróbką cieplną co powoduje odwęglanie. Dodatek pierwiastków węglikotwórczych (niob i tytan)zapobiega tej korozji.

Siarczanowa - sól Candlota 3CaO*Al₂O₃*3CaSO₄*30H₂O solwatacja pęcznienie starzenie depolimeryzacja - są wykorzystywane do degradacji tworzyw sztucznych.

Kinetyki utleniania metali: - liniowa, paraboliczna, kubiczna, logarytmiczna, odwrotnie logarytmiczna. Interpretacja wykresu anodowego krzywej polaryzacji dla 2 metali: - na krzywej występują 2 piki: jeden odpowiada krytycznemu potencjałowi pasywacji jednego metalu, drugi - drugiego metalu; pik wyższy wskazuje na metal bardziej ujemny, wyższy - bardziej dodatni. Warunek termodynamiczny utleniania metali: - ΔG<0; pX2^r<pX2 pX2>exp{-2ΔG^o(MeX)/RT} Obszar korozji wżerowej na krzywej anodowej: - powyżej Ep & ip (pr., góra) Ograniczony charakter wyznaczenia kryterium tworzenia ze związku BX w stopach typu AB: - przy zawartości b>0,2 mola trzeba uwzględnić aktywność, a wyznaczenie współczynnika aktywności γ dla układów dwufazowych i dwuskładnikowych jest trudne. Wady i zalety superferrytów: - zwiększona przewodność cieplna, mały współczynnik roszerzalności temperaturowej, dobre wyniki wytrzymałościowe, dobrze spawalna, bardzo dobrze zgrzewalna, dobra głębokotłoczność, dobra odporność na korozję wżerową, bardzo dobra odporność na działanie HNO3 i jego soli, mniesza skłonność do umocnienia przez zgniot, znikoma odporność na korozję międzykrystaliczną i naprężeniową. Symbol "S": - niskowęglowe - spawalna; austenityczne - zawartość krzemu. Odmiany alotropowe i temperatura przemian żelaza: - Fe A2 (α), A1 (γ), A3 (ε) temp. pok. Ac1 αf Ar1 768^oC Ac2 αf -> αp Ar2 910^oC Ac3 αp -> γ Ar3 902^oC 1401^oC Ac4 γ -> α(δ) Ar4 1390^oC Formy korozji: - elektrochemiczna, kawitacyjna, selektywna, wysokotemperaturowa, cierna. Stal konstrukcyjna, niskowęglowa, niskostopowa, mostowa, spawalna, spokojna i niespokojna: - spokojna - MSt3S; niespokojna - MSt3SX. Stal austenityczna, kwasoodporna: - 00H23N28M3Cu. Zawartość niklu w stali trudnordzewiejącej: - >4% do 28% (0,6 - 28%). Cysterna do H2SO4: - Pb, żeliiwo wysokokrzemowe, odpowiednie stale, staliwa, żeliwa kwasoodporne. Rola fosforu w stali: - raczej szkodliwe i niepożądane zanieczyszczenie, jedynie w stalach trudnordzewiejących jego dodatek (0,005 - 0,07%) poprawia własności odpornościowe stali na korozję atmosferyczną - przemysłową i wiejską - najlepiej z dodatkiem Cu; także jego dodatek (do 0,14%) poprawia odporność stali trudnordzewiejących pracujących w środowisku korozji morskiej. Zawartość węgla: - stal i staliwo do 0,2%; żeliwo 2,5 - 3%, a nawet do 4,2% (2,2 - 4,6%). Żeliwo wysokokrzemowe nie jest odporne na HF. Stale austenityczne oszczędne: - najbardziej oszczędnościowy jest ten gatunek stali, który zapewnia budowanemu urządzeniu trwałość zbieżną z okresem czasu upływającego do chwili jego technologicznej degradacji; każda stal zawierająca mniejszą ilość dodatków stopowych przy nieznacznym pogorszeniu jej własności jest stalą oszczędnościową - oszczędność materiału np. stale z grupy 18/9 - H18N9T. Rola Al w stalach.: - niskostopowe - niepożądany - sprzyja korozji; niezbędny w stalach austenitycznych trudnordzewiejących i kwasoodpornych w celu wytworzenia warstewki pasywacyjnej (Al2O3). Stopy Al.: - Al - Cu DURALE Al-Mg HYDROANALIUM Al.-Mg-Cu ANTIKORODALE. Stal z zawartością bromu nie nie nadaje się do przewozu NH3. Stale austenityczne: zalety i wady: - zalety: w całym zakresie temperatur nie zachodzą przemiany alotropowe, niemagnetyczne, spawalne (wyjątek - umacniane węglowo), dają się łatwo odkształcać, dobra udarność, odporne na wiele agresywnych środowisk (szczególnie środ. wodne), z dodat. Cr, Cu, Mo - odporne na korozję ogólną, z b. niską zawartością C - całkowicie odporne na korozję wżerową; wady - niska granica plastyczności, duży współczynnik rozszerzalności cieplnej, mała przewodność cieplna, brak odporności na korozję naprężeniową, nieodporne na działanie środowisk redukcyjnych. Zasady kinetyki utleniania metali: - im większy prąd tym proces roztwarzania przebiega szybciej, gdy różnica potencjałów jest b. duża - wielka korozja, prąd korozyjny wyznaczamy z krzywych Tafela. Główne środowiska korozji: - atmosfera, woda, gleba. Zastosowanie żeliw wysokokrzemowych: - H2SO4, HCl, HNO3,kwasy tłuszczowe, tłuszcze. Zawartość chromu i miedzi w stalach nierdzewnych: - Cr - 0,5 - 0,9 lub 1,0 albo 1,2%, Cu - 0,25 - 0,5%.

TYPY OGNIW W PROCESACH KOROZYJNYCH.

1. Ogniwa o dwóch różnych elektrodach zanurzonych w tym samym elektrolicie.

2. Ogniwa stężeniowe, to jest złożone z jednakowych elektrod zanurzonych w elektrolitach o różnym stężeniu tych samych składników. Do tej grupy należą także ogniwa o różnym napowietrzeniu.

3. Ognia termiczne. Tutaj również elektrody składają się z tego samego metalu zanurzonego w elektrolicie o tym samym składzie początkowym, ale różnią się temperaturą.

SAMORZUTNOŚĆ REAKCJI ELEKTROCHEMICZNYCH.

Dążność do zachodzenia chemicznej reakcji jest mierzona zmianą energii swobodnej Gibbsa ΔG:

ΔG= ΔH - TΔS

Im bardziej negatywna jest wartość ΔG, tym większa dążność do przejścia reakcji. Jeśli ΔG jakiejś reakcji jest dodatnie, to reakcja nie ma tendencji do samoistnego przebiegu. Weźmy pod uwagę dwie reakcję:

(1) Mg + H₂O + ½ O₂ → Mg(OH)₂ ΔG=-142.6 kcal

(2) Cu + H₂O + ½ O₂ → Cu(OH)₂ ΔG=-28.6 kcal

Reakcja (2) przejawia mniejsza tendencję do przebiegu w prawo niż reakcja (1). Wielkość swobodnej energii nie mówi nam jednak ani o szybkości reakcji, ani o jej mechanizmie.

Dążność metalu do korodowania można wyrazić wielkością siły elektromotorycznej ogniwa. Zależność pomiędzy ΔG, zmiana energii swobodnej, a siłą elektromotoryczną E_o jest następująca:

E_o=ΔG/nF=ΔG/n∗23.06 [kcal/(kcal/V)]

Gdzie, n jest ilością elektronów biorących udział w reakcji, F jest stałą Faradaya.

RÓWNANIE NERNSTA.

Jeżeli w miejsce ΔG podstawimy potencjały chemiczne μ_i substancji biorących udział w reakcji sumarycznej otrzymujemy: E_o=(1/nF)Σμ_iν_i

Gdzie ν_i jest współczynnikiem stechiometrycznym. Potencjał odwracalny ogniwa zależy od ciśnienia, temperatury oraz stężenia (aktywności) substancji biorących udział w reakcji. Podstawiając do (1) za wartość potencjału chemicznego wyrażenie: μ_i=μ_i^°+RTln a_i

gdzie a_i jest aktywnością, μ_i^°-standardowym potencjałem chemicznym i-tego składnika otrzymamy równanie Nernsta: E_o=E^°+ (RT/nF)Σν_iln a_i

Gdzie E^°(potencjał normalny) jest wartością charakterystyczną elektrody.

SIŁA ELEKTROMOTORYCZNA OGNIWA.

Każde ogniwo składa się z dwóch elektrod zanurzonych w elektrolicie. Siła elektromotoryczna ogniwa jest różnicą pomiędzy potencjałami obydwu elektrod. Na przykład siła elektromotoryczna ogniwa Daniella Zn/Zn⁺²//Cu/Cu⁺² jest różnica pomiędzy E^°_Cu-E^°_Zn=1.1V

W ogniwie Daniella przebiegają dwie połówkowe reakcje:

Katodowa Cu⁺² + 2e → Cu Anodowa Zn → Zn⁺² + 2e

ELEKTRODA WODOROWA.

Nie można zmierzyć absolutnego potencjału elektrody, a jedynie daje się określić potencjał w skali porównawczej, przez połączenie badanej elektrody z drugim półogniwem. Konieczne, zatem było wybranie umownych elektrod odniesienia, jedną z nich jest elektroda wodorowa. Potencjał tej elektrody umownie przyjmuje się jako równy zeru. Na elektrodzie wodorowej zachodzi reakcja:

2H⁺ + 2e → H₂

Potencjał elektrody wodorowej w funkcji aktywności jonów wodorowych i ciśnienia wodoru wyznaczamy ze wzoru: E_o=E^°+ [(RT/F)ln aH⁺]/√PH₂

SZEREG NAPIĘCIOWY METALI.

Jako elektrodę odniesienia przyjęto elektrodę wodorową, wszystkie inne potencjały normalne elektrod metalicznych uszeregowano względem elektrody wodorowej. Uporządkowane w ten sposób potencjały normalne elektrod metalicznych tworzą tak zwany szereg napięciowy metali. Wszystkie metale bardziej ujemne od elektrody wodorowej rozpuszczają się w kwasach z wydzieleniem wodoru. Metale takie nazywamy nieszlachetnymi. Zn + 2H⁺ → H₂ + Zn⁺²

Metale szlachetne wykazują potencjały normalne bardziej dodatnie od elektrody wodorowej. Pod wpływem gazowego wodoru a roztworów soli takich metali wydziela się metal.H₂ + 2Ag⁺ → 2H⁺ + 2Ag

POMIAR SZYBKOŚCI KOROZJI.Są dwie elektrochemiczne metody wyznaczania szybkości korozji metali i stopów. Pierwsza z nich opiera się na ekstrapolacji krzywych polaryzacji Tafela, druga zaś polega na wyznaczaniu szybkości korozji z tak zwanych krzywych polaryzacji liniowej, które otrzymuje się przy małych gęstościach przyłożonego prądu.

Dla pierwszej metody prąd korozyjny wyznacza się z odciętej, punktu przecięcia się dwóch ekstrapolowanych linii prostych zależności potencjału od logarytmu prądu.

Dla drugiej metody należy wyznaczyć zależność potencjał-prąd w zakresie potencjałów różniących się od potencjału korozyjnego nie więcej niż ok. 20 mV w kierunku „-„ i „+”. Nachylenie prostej ΔE/Δi zależy od ΔE/Δi=0.026/i_k

KOROZJA GAZOWA W ATMOSFERZE UTLENIAJĄCEJ.Korozja występująca pod wpływem oddziaływania suchych gazów na metal jest nazywana gazową. Proces korozji gazowej (utlenianie metalu) można zapisać: Me + ½ X₂ → MeX

Proces utleniania metalu składa się z wielu procesów cząstkowych. Największe znaczenie mają dwa z nich:

• reakcje chemiczne przebiegające na granicy rozdziału poszczególnych faz,

• procesy dyfuzji reagentów poprzez tworzącą się warstwą produktów reakcji

Procesy transportu materii, zachodzące w czasie utleniania dzielimy na:

• dyfuzję kationów metalu

• dyfuzję anionów utleniacza

KINETYKA REAKCJI UTLENIANIA.

Podczas procesów utleniania metali obserwuje się kilka typów krzywych kinetycznych. Przebieg ich jest zależny od szybkości poszczególnych procesów cząstkowych. Jeżeli najwolniejszym etapem jest właściwa reakcja chemiczna, to równanie kinetyczne opisujące jej przebieg jest równocześnie równaniem objaśniającym kinetykę całego procesu. Szybkość całkowita procesu jest odwrotnie proporcjonalna do grubości warstwy otaczającego fazę metaliczną: dy/dt=kp/y

Całkujemy y²= 2k_pt + C -równanie Tammana.

gdzie:

y- grubość warstwy albo grubość ubytku metalu

t- czas trwania procesu

k_p- paraboliczna stała szybkości

C- odstępstwo od praw dyfuzji w pierwszych chwilach reakcji

W miejsce przyrostu grubości warstwy produktu wprowadzamy względny przyrost odniesiony do jednostki powierzchni Δm/q: d(Δm/q)/dt=(k_p/Δm)/q

Całkujemy (Δm/q)²=2k_pt+C'-prawo paraboliczne

Przebiegi kinetyczne:

• prawo paraboliczne (Δm/q)²=k_pt

• prawo liniowe y'=k_lt

• równanie trzeciego stopnia (Δm/q)³=k_kt

• prawo logarytmiczne Δm=k_elog (at+t_o)

• odwrotnie logarytmiczne 1/Δm=A-k_oelog t

ZALEŻNOŚĆ SZYBKOŚCI REAKCJI OD TEMPERATURY.

Mówiąc o zmianie szybkości reakcji w zależności od temp. mamy na myśli zmianę stałej szybkości K. Orientacyjnie reguła podana przez van't Hoffa stwierdza, że przy podwyższeniu temp. o 10^°C szybkość reakcji wzrasta 2 do 4 razy. Znacznie dokładniejsze wyniki daje zastosowanie prawa ustalonego przez Archeniusa:

k= Ae^-E/RT

gdzie: k- stała szybkości

1. współczynnik częstości

E- energia aktywacji

Logarytmujemy:

ln k= A - B/T

gdzie: B= F/R

Z kąta nachylenia tej prostej można wyznaczyć energię aktywacji procesu.

Me + ½ X₂ ↔ MeX X - utleniacz

ΔG_T= μ_MeX - μ_Me - ½ μ_X2 ΔG - zmiana potencjału termodynam.

Potencjał można wyrazić za pomocą aktywności:

μ_MeX= μ^°_MeX + RTln a_MeX

μ_Me= μ^°_Me + RTln a_Me

μ_X2= μ^°_X2 + RTln a_X2

ΔG_T= μ^°_MeX + RTln a_MeX - μ^°_Me - RTln a_Me - ½ μ^°_X2 - ½ RTln p_X2

ΔG^°_T

ΔG_T= ΔG^°_T - ½ RTln p_X2

ΔG_T= 0 - stan równowagi reakcji (brak zmiany potencjału termodynam.)

ΔG_T^°= ½ RTln p^r_X2 p^r - prężność równowagowa

ΔG_T= ½ RTln p^°_X2 - ½ RTln p_X2

Jeżeli: p^r_X2 > p_X2 to ΔG_T > 0 ⇒ proces nie może przebiegać

Jeżeli: p^r_X2 > p_X2 to ΔG_T < 0 ⇒ proces może przebiegać w kierunku tworzenia naszego związku

Układ 2-składnikowy - stop AB

A + ½ X₂ → AX

k= [A_X]/[A][X₂]^1/2 = 1/a_Ap^1/2_X2

ΔG^°_T= -RTln k= -RTln 1/a_Ap^1/2_X2= -RTln p^-1/2_X2/a_A= -RT(ln p^-1/2_X2 - ln a_A)

½ ln p_X2= ΔG^°_T/RT - ln a_A

lg p_X2= 2ΔG^°_T/RT - 4lg a_A Przy dużych stężeniach występują małe odstępstwa od prawa Raula.

a_A= N_A - stężenie molowe przy założeniu, że składnika jest nie mniej niż 0.8

lg p_X2= 2ΔG^°_T/RT - 4lg N_A

B + ½ X₂ → BX

k= [B_X]/[B][X₂]^1/2 = 1/a_Bp^1/2_X2

ΔG^°_T= -RTln k= -RTln 1/a_Bp^1/2_X2= -RTln p^-1/2_X2/a_B= -RT(ln p^-1/2_X2 - ln a_B)

½ ln p_X2= ΔG^°_T/RT - ln a_B a_B= N_Bγ_B

lg p_X2= 2ΔG^°_T/RT - 4lg a_B= 2ΔG^°_T/RT - 4lg ( N_Bγ_B)

lg p_X2= 2ΔG^°_T/RT - 4lg N_B - lg γ­_B

ln γ_X= b/RT(1 - N_X)²

ΔH_roztw.= bN_X(1 - N_X)

Założenia Mediemy:

• roztwór możemy utworzyć, jeżeli mieszamy dwa pierwiastki, których różnica w potencjale chemicznym elektronów dla czystych metali prowadzi do przemieszczenia elektronów w pozycję o niższej energii, dając ujemny wkład ciepła do tworzenia roztworów,

• musi istnieć nieciągłość gęstości elektronów na granicy dwóch komórek różnych metali,

• musi zaistnieć dodatkowy efekt magnetyczny taki, który występuje w stopach metali przejściowych z metalami grup głównych.

ROZTWORY

doskonałe pseudodoskonałe rzeczywiste regulowane atermalne semiregulowane

ΔG= 0 ΔG= 0 ΔG≠ 0 ΔH≠ 0 ΔH= 0

ΔH= 0 ΔH=TΔS≠ 0 ΔH≠ 0 ΔS= 0 ΔG=ΔS≠ 0

ΔS= 0 ΔS≠ 0 ΔG=ΔH

Ad.23

Zalety:

• w całym zakresie dodatnich i ujemnych temp. nie zachodzą w nich żadne przemiany alotropowe,

• są niemagnetyczne

• są spawalne i zgrzewalne,

• dają się łatwo odkształcać na zimno i gorąco

• mają dobrą udarność przy temperaturach pod zerowych,

• są odporne na działanie wielu agresywnych środowisk korozyjnych jak i wielu typów korozji.

Wady:

• dość niska granica plastyczności( którą można podnieść prawie o 50% dodając nieco azotu do stali zawierającej mniej niż 0.03%C lub odkształcając na zimno)

• bardzo mała przewodność cieplna,

• zbyt duży wsp. Rozszerzalności cieplnej,

• całkowity brak odporności na działanie korozji naprężeniowej, którą w nieznacznej mierze można poprawić przez zwiększenie w stalach zawartości Ni,

• ograniczona odporność na działanie niektórych korozyjnie agresywnych środowisk.

Ad.26

Żeliwa wysokokrzemowe wykorzystuje się na:

• zawory,

• odlewy pomp odśrodkowych,

• zlewy,

• zbiorniki,

• konstrukcje wież absorbcyjnych.

Ad.27

Zawartość Cu i Cr w stalach nierdzewnych:

• Cr - 0.2-0.9,1.0 lub 1.2%

• Cu - 0.25-0.5%

Korozja - wszystkie procesy w których metal lub stop użyty jako materiał konstrukcyjny ulega pod wpływem oddziaływania otoczenia przemianie ze stanu metalicznego w stan chemicznie związany.

Formy korozji.

• elektrochemiczna - najpospolitsza w odniesieniu do metalu, spowodowana tworzeniem się mikroogniw na powierzchni metalu

• chemiczna - reakcje chemiczne na powierzchni metalu wywołane są oddziaływaniem środowiska

• ziemna - kompleksowe oddziaływanie różnych czynników zawartych w glebie na materiał, prądy błądzące

• mikrobiologiczna - przyczyną zniszczenia są bakterie utleniające związki siarki do kwasu siarkowego lub utleniająca piryt do kwasu siarkowego, fermentacja celulozy prowadząca do powstawania kwasów organicznych

( 4Fe + 4H₂O + SO₄^-2 3Fe(OH)₂ + FeS + 2OH^- lub 4H₂ + SO₄^-2 4H₂O+S^-2

• naprężeniowa- zachodzi w przypadku współdziałania czynników elektrochemicznychz naprężeniami mechanicznymi, objawiają się jako pękanie międzykrystaliczne lub śródkrystaliczne w zależności od obecności odpowiednich jonów

• zmęczeniowa - wynik cyklicznego naprężania metalu w środowisku agresywnym, objawia się pękaniem określonych miejsc konstrukcyjnych zwłaszcza w kołach pasowych i środowisku wody morskiej

• międzykrystaliczna - przebiega po granicach ziarn metalu powodując obniżenie jego wytrzymałości i plastyczności, występuje np. w stalach austenitycznych, chromowoniklowych, gdzie na granicach ziarn wydzieliły się węgliki chromu

• cierna - obserwowana jest na powierzchniach granicznych dwu ściśle dopasowanych płaszczyzn metali które ulegają drganiom lub przesunięciom oscylacyjnym

• kawitacyjna - spowodowana powstawaniem luk próżniowych w cieczach w skutek szybkiego ruchu lub wibracji np. wirniki turbin hydraulicznych, śruby okrętowe

• kruchość wodorowa - jedna z najniebezpieczniejszych form korozji, występująca na stalach niskostopowych o dużej wytrzymałości, jest wynikiem wnikania wodoru do stali podczas trawienia, procesów elektrochemicznych na pow. Stali lub powlekania galwanicznego

• szczelinowa - objawia się w szczelinie między metalami o niedostatecznym dostępie powietrza i tlenu, co ogranicza samo odnawianie się warstewki tlenkowej na stali i stopach

• kontaktowa - specyficzny rodzaj korozji elektrochemicznej zachodzącej na styku dwóch metali o różnym potencjale w roztworze(śruby okrętowe z brązów i stalowy kadłub ststku)

• selektywna - spowodowana preferencyjnym utlenianiem jednego ze składników stopu lub fazy, przykładem tej formy korozji może być odcynkowanie mosiądzu związane z przejściem jonów cynku do roztworu

• wżerowa - zwana często pitlingową, która zachodzi tylko w pewnych uprzywilejowanych miejscach na powierzchni metalu powodując tworzenie głębokich dziur, występuje często w obecności jonów chlorkowych

• wysokotemperaturowa - jedna z najważnieszych form korozji, gdyż występuje w potężnej gałęzi przemysłu metalurgicznego i energetycznego, polega na wysokotemperaturowym utlenianiu metali w różnych środowiskach, objawia się zniszczeniem metalu i zmianą wytrzymałości mechanicznej

• katastrofalna - jest skrajnym przypadkiem korozji wysokotemp. Gdzie proces zachodzi gwałtownie na skutek tworzenia się ciekłych produktów reakcji

• przyspoinowa - będąca skutkiem przeprowadzonego spawania i tworzenia się węglików w strefie działania wysokiej temp. wzdłuż spoiny

• nożowa - typ korozji międzykrystalicznej występującej w połączeniach spawanych stali chromowo - niklowo - molibdenowych

• podpowierzchniowa - występuje pod powierzchnią powłok zabezpieczających, spowodowana jest najczęściej złym przygotowaniem powierzchni do zabezpieczenia

• ługująca - odnosi się do materiałów skalnych i nieorganicznych z których wymywane są niektóre związki chemiczne w skutek działania agresywnych roztworów

• kwasowa - zniszczenie poprzez oddziaływanie roztworów o pH niższym niż 7

• siarczanowa - siarczany zawarte w wodzie oddziałują na cement, żelbeton i inne materiały tworząc sól Candlota(3CaO•Al₂O₃•3CaSO₄•3OH₂O) o dużej objętości właściwej rozsadzającej strukturę materiału ceramicznego

• pęcznienie - dotyczy tworzyw organicznych, plastików których stosunkowo luźna struktura umożliwia wnikanie w głąb materiału obcych atomów lub cząsteczek powodujących pęcznienie i pogorszenie własności mechanicznych

• solwatacja - ta forma korozji odnosi się przeważnie do polimerów w których w przypadku chemicznego reagowania cząsteczek tworzywa z penetrującymi cząsteczkami środowiska może zachodzić destrukcja objawiająca się tworzeniem kompleksów - solwatów - lub utlenianiem tworzywa

• starzenie - to forma korozji tworzyw sztucznych wywołana działaniem tlenu z powietrza, światła, związków utleniających, podwyższonej temperatury

Elektrochemiczne podstawy procesów korozji w roztworach wodnych

Większość procesów korozyjnych w roztworach wodnych przebiega według mechanizmu elektrochemicznego co oznacza że reakcji towarzyszy przejście ładunku elektrycznego przez granicę faz. Jeżeli metal pozostaje w stanie suchym nie obserwuje się przepływu prądu ani korozji. Lecz gdy zetknie się on z roztworem wodnym lub wilgotną atmosferą wtedy zaczynają działać lokalne ogniwa, które przeprowadzają go w produkt korozji. Obecność zanieczyszczeń w metalu wzmaga korozję w skutek silniejszego działania mikroogniw.

Na powierzchni metalu w zetknięciu z elektrolitem występują miejsca katodowe i anodowe. Elektroda na której zachodzi reakcja redukcji jest katoda.

Np. reakcje

O₂ +2H₂O + 4e 4OH^- Fe⁺² + 2e Fe

są reakcjami katodowymi. Elektroda na której zachodzi utlenianie jest anodą.

Reakcje anodowe

4OH^- O₂ + 2H₂O + 4e

Metal koroduje wtedy kiedy jest anodą.

Wykres równowagi potencjał - pH

Wykres Pourboix pozwala na stwierdzenie w jakich warunkach następuje korozja i pasywacja żelaza oraz w jakim zakresie pH i potencjałów możliwa jest katodowa względnie anodowa ochrona. Należy jednak uważać ponieważ ponieważ wykresy przedstawiają stany równowagi pomiędzy jonami metalu, tlenkami lub wodorotlenkami w układach w których składnikami reakcji są metal i woda. W rzeczywistych roztworach mamy jeszcze aniony, które mogą tworzyć kompleksowe jony. Jony te mogą powodować znaczne rozszerzenie obszaru korozji. Odwrotna sytuacja przedstawia się z węglanami, fosforanami, które tworząc trudno rozpuszczalne związki mogą rozszerzać obszar pasywny.

Polaryzacja i nadnapięcie

Jeżeli przez elektrodę przepłynie pewien prąd, wtedy przestaje ona być w stanie równowagi - zostaje spolaryzowana. Potencjał takiej elektrody zmienia się w zależności od kierunku przepływu prądu. Polaryzacja elektrod na przykładzie ogniwa Daniella Zn/ZnSO₄//Cu/CuSO₄ Gdy nie płynie prąd różnica potencjałów pomiędzy elektrodami Zn i Cu wynosi ok. 1V. Jeśli pozwolimy na przepływ małego prądu poprzez zewnętrzny opór różnica potencjałów spadnie poniżej 1V, ponieważ obydwie elektrody ulegają polaryzacji. Napięcie spada w dalszym ciągu w miarę jak rośnie prąd aż w końcu staje się bliskie zeru. Zjawisko to możemy przedstawić na wykresie potencjał - prąd.

Wychodzimy z oddzielnych potencjałów elektrod Cu, Zn(obwód otwarty). Po włączeniu obwodu cynkowa elektroda polaryzuje się wzdłuż krzywej abc, miedziana wzdłuż def I_max jest prądem korozyjnym. Polaryzacją nazywamy różnicę między potencjałem obserwowanym przy przepływie prądu E_i a potencjałem statycznym E_st η= E_i - E_st gdt E_st

Rodzaje nadnapięć:

• krystalizacyjne - związane z hamowaniem procesu ?????????? atomów w siećkrystaliczną lub ich wyjście z kryształu

• stężeniowe

• dyfuzyjne - jest wtedy gdy podczas przepływu prądu hamowany jest transport(powstająca lub zużywająca się substancja)

• reakcji- wtedy gdy w sumarycznej reakcji elektrochem najpowolniejszym etapem jest reakcja chemiczna

• przejścia- związana z hamowaniem przejścia nośników ładunków przez warstwę podwójną

Pasywacja metali

Gdy metal o potencjale termodynamicznej skłonności do korozji w danym środowisku z nim jednak nie reaguje, wówczas mówimy, że jest spasywowany. Pasywność można uzyskać na drodze elektrochemicznej polaryzując metal odpowiednio prądem anodowym.Są dwie teorie pasywacji metali.

• teoria tlenkowa - przyjmuje że zjawisko pasywacji polega na obecności warstewki produktów reakcji, tlenków metali lub innych związków. Warstewka ta oddziela metal od środowiska utrudniając dyfuzję

• teoria adsorpcyjna - zakłada że metale spasywowane pokryte są warstewką chemisorpcyjną tlenu lub innych jonów pasywujących. Tlen przemieszcza zabsorbowane na powierzchni metalu cząsteczki wody

Pasywacja anodowa

Metale można spasywować na drodze elektrochemicznej. Jeżeli polaryzacja odbywa się potencjostatycznie lub potencjokinetycznie(kontrolowany potencjał) wówczas otrzymujemy krzywą jak na wykresie.

W zakresie AB krzywej polaryzacji metal rozpuszcza się anodowo

Me Me⁺² + 2ne

W punkcie B(potencjał Eladego lub krytyczny potencjał pasywacji) zachodzi reakcja

Me + nH₂O MeO_n + 2nH⁺ + 2ne

Me + (n+m)H₂O MeO_n*mH₂O + 2nH⁺ + 2ne

Fe(OH)₂ + OH^- Fe³

Mechanizm powstawania zgorzelin

Transport materii przez zwartą warstwę zgorzeliny możliwy jest dzięki występowaniu defektów w sieci krystalograficznej. Defekty te są przede wszystkim nieobsadzone węzły sieci lub jony w przestrzeniach międzywęzłowych.

Zgodnie z założeniami teorii utleniania metali opracowanej przez ??????? dyfuzja reagentów przez zgorzelinę odbywa się w zakresie wysokich temperatur w formie jonowej wraz z elektronami poprzej jonowe i elektronowe defekty sieciowe. Ma to miejsce wtedy gdy zgorzelina zbudowana jest ze związku o zdefektowanej sieci kationowej. Proces utleniania odbywa się dzięki odrdzeniowej dyfuzji jonów i elektronów metalu, a gdy występuje zdefektowanie ???????anionowej w wyniku dordzeniowej dyfuzji jonów i elektronów utleniacza. W szczególnym przypadku występowania w sieci krystalicznej zgorzeliny równocześnie defektów anionowych i kationowych wzrost zgorzelin zachodzi w wyniku równoczesnej i przeciwnie skierowanej dyfuzji metalu.

Wzór na paraboliczny przebieg procesu powstawania zgorzeliny

- szybkość procesu utleniania q - przekrój zgorzeliny

kr- racjonalna stała szybkości utlenienia [
]

Tylko w stadium początkowym daje się zaobserwować zwartą jednorodną zgorzelinę. W miarę narastania produktu rozpoczyna się jej rozwarstwianie na warstwę wewnętrzną zbudowaną z luźno ułożonych kryształów oraz szczelną warstwę zewnętrzną. Proces wzrostu zgorzeliny odbywa się na zewnętrznej powierzchni, a ubytek grubości metalu jest kompensowany plastycznym osiadaniem zgorzeliny na pow. rdzenia. W miarę postępu procesu korozji , a co za tym idzie wzrostu grubości zgorzeliny plastyczność jej maleje i przy grubości krytycznej zależnej od temperatury, plastyczności produktu korozji, wielkości powierzchni płaskiej danego elementu dalszy ubytek metalu nie może być już kompensowany plastyczną deformacją zgorzeliny. W tym stadium reakcji zgorzelina zaczyna tracić kontakt z powierzchnią metalu co prowadzi do powstania zgorzeliny na granicy faz.

Ad.20

Glin- w niektórych stalach odpornych na korozję glin poprawia ich żaroodporność ,natomiast jego wpływ na odporność korozyjną tych i innych stali jest ujemny

Ad.23

Stale austenityczne:

a)zalety:

• w całym zakresie dodatnich i ujemnych temp. nie zachodzą w nich żadne przemiany alotropowe

• są niemagnetyczne

• spawalne i zgrzewalne

• dają się łatwo kształtować na zimno i na gorąco

• mają dobrą udarność przy temp. podzerowych

• odporne na działalność wielu agresywnych środowisk korozyjnych i wiele typów korozji

b)wady:

• niska granica plastyczności

• bardzo mała przewodność cieplna

• duży wsp. rozszerzalności cieplnej

• całkowity brak odporności na działanie korozji naprężeniowej(mała poprawa po zwiększeniu zawartości niklu)

• ograniczona odporność na działanie niektórych korozyjnie agresywnych środowisk

Ad.26 Do czego stosuje się żeliwa wysokokrzemowe

Stosuje się je na odlewy pomp odśrodkowych , zaworów dysz porowych, zlewów, wyparek, dysz parowych, w konstrukcjach wież obserwacyjnych

Ad.10 Podaj symbol stali konstrukcyjnej niskowęglowej, niskostopowej, spawanej

Stal niskostopowa konstr.(trudno rdzewiejąca ogólnego przeznaczenia)

08HA,10H,10HA,10HNAP

Ad.27 jaka ilość Cr i Cu jest w stalach nierdzewnych

Cr 0,5 ÷ 0,9 lub 1,0 Cu 0,25÷0,50%

Ad.25 Główne środowiska korozji

a)atmosfera

b)woda

c)gleba

Ad.19 Co to są stale austenityczne oszczędne

• najbardziej oszczędny jest ten gatunek stali który zapewnia budowanemu urządzeniu trwałość zbieżną z okresem czasu upływającego do chwili technologicznej degradacji urządzenia

• każda stal zawierająca mniejszą ilość dodatków stopowych przy nieznacznie tylko gorzych właściwościach jest stalą oszczędną

Ad.1 Wymień kinetyki utleniania metali

Liniowa y'= kt, paraboliczna
,kogarytmiczna
,odwrotnie paraboliczna

Ad.2 Zinterpretuj anodowy wykres krzywej polaryzacji przyjmując że biorą udział 2metale.wykres pasywacji anodowej

Ad.3 Warunek termodynamiczny utleniania stali

Warunkiem termodynamicznym aby zaszła reakcja pomiędzy metalem, a utleniaczem jest ujemny znak potencjału termodynamicznego ΔG

Ad.4 Gdzie występuje korozja wżerowa w krzywej anodowej

Rysunek3]

Ad.6 Wady i zalety superferrytów.

a)zalety:

• w podwyższonych temp. nie zachodzi w nich przemiana ferrytu w austenit, a w temp. obniżonych temp. nie pojawia się martenzyt

• wysoka temp przejścia w stan kruchy

• żadnym zabiegiem obróbki cieplnej nie można zmienić ich własności mechanicznych

• dobre właściwości wytrzymałościowe

• mniejsza odporność umocnienie zgniotem

• mały wsp. rozszerzalności cieplnej

• duża przewodność cieplna

b)wady:

• szybki rozrost ziarna

• kruchość podczas wygrzewania

Ad.7 ???????

Ad.8 Odmiany alotropowe i temp. przemian żelaza.

W temp 1394 ÷1538°C występuje żelazo α, które krystalizuje w sieci przestrzennie centrowanej ukł.A2 roztwory Fe_α nazywamy ferrytem. W temp. 912 ÷1394°C występuje żelazo γ które krystalizuje w sieci przestrzennie centrowanej ukł.A1. Roztwory Fe_γ nazywamy austenitem.

Ad.11 symbol stali austenitycznej kwasoodpornej

H23N22Cu4Mo

Ad.12 Jaką ilość niklu zawiera stal trudnordzewiejąca

Ma niewielkie stężenie niklu

Ad.13 z jakiego materiału może być zbudowana cysterna przewożąca kwas siarkowy

1H18N8T

Ad.15 zawartość węgla w stali, staliwie,żeliwie

W stali do 0,2% ; staliwo najwyżej do 2% ; żeliwo 2,5÷4,5%

Ad.17 odp. W 8

Ad.18 Tlenek cyrkonu wtstępuje w 3 odmianach polimorficznych. Jakich?

1100°C 1900°C

α γ δ

900°C

α- układ jednoskośny ; γ- układ tetragonalny ; δ- układ regularny

Ad.21 stopy Al.

1. odlewnicze stopy Al. Zaw. Około 5 ÷ 25% dodatków stopowych Mg,Cr,Ni,Si. Charakteryzuje się dobrą lejnością i małym skurczem odlewniczym

stopy Al. Z Cu - durale odlewnicze mają niższą od czystego Al. Temp. topnienia , dobrą skrawalność właściwości wytrzymałościowe i mały skurcz odlewniczy]

stopy Al. Z Si tworzą eutektykę, siluminy zawierają Si od 0,4÷30% wykazują dużą odporność korozyjną

stopy Al. Z Mg zaw Mg =11% - bardzo odporność korozyjna

2. stopy do przeróbki plastycznej zawierające 3% dodatków stopowych Mn,Mg,Cu

30. Czy stal z domieszką krzemu jest odporna na HF?

Wydaje mi się że tak… (??)

31. Co to jest stal austenityczna oszczędna?

• najbardziej oszczędny jest ten gatunek stali który zapewnia budowanemu urządzeniu trwałość zbieżną z okresem czasu upływającego do chwili technologicznej degradacji urządzenia

• każda stal zawierająca mniejszą ilość dodatków stopowych przy nieznacznie tylko gorzych właściwościach jest stalą oszczędną

32. Symbol stali austenitycznej oszczędnej.(s137)

33. Symbol stali austenitycznej kwasoodpornej.(??)

34. Symbol stali niskowęglowej, spawanej, nieuspokojonej.

Niskowęglowa +V(lub W)

Spawana +S

Nieuspokojona +X

35. Rola glinu w staliwie. (w książce nie znalazłam)

36. Zawartość węgla w staliwie, żeliwie, stali. (sprawdzić z danymi w wykładu)

Żelazo techniczne 0-0,006%

Stale lub staliwa 0,006-2,06% (s99)

Staliwo zawartość węgla do ok. 2,0 % (s.150)

Żeliwo (2,5-3,5%) (s.166)

Stal (0,17-0,65%) <z tabelek>

37. Z jakiego materiału metalicznego wykonana jest cysterna przewożąca H₂SO₄.

Stale 00H22N24M4Cu i 00H23N28M3Cu (są to bodajże stale asteniczne) o wysokiej zawartości Cu (ponad 20%) i małej zawartości węgla nie przekraczającej 0,03% a niekiedy nawet 0,02% , dużą ilość molibdenu (4,5-5% dla pierwszej stali i 2,5-3% dla drugiej), dużą zawartość niklu (24-29%) oraz dodatkowo miedzi (1,32-1,8% lub 2,5-3,5%). Stale te wykazują bardzo dobrą odporność na działanie bardzo wielu agresywnych środowisk korozyjnych, w tym przede wszystkim na działanie kwasu siarkowego i fosforowego.

38. Ile % niklu zawiera staliwo?

Gdzieś pisało że <0,30% ale to nie jest pewne

39. Rola fosforu w żeliwie.

Występuje w żeliwie najczęściej w ilości 0,1 - 0,6 %. Aby zwiększyć rzadkopłynność dla łatwiejszego uzyskania odlewów cienkościennych lub w celu otrzymania odlewów żeliwnych o zwiększonej odporności na ścieranie stosuje się żeliwa o większej zawartości fosforu (0.6-1,8%). Większa zawartości fosforu wpływa jednak na kruchość żeliwa i z tego powodu nie należy używać surówek wysokofosforowych na odlewy maszynowe narażone na uderzenia.

40. Odmiany alotropowe żelaza.

Odmiana alotropowa alfa - (ogrzewanie) od wartości najniższych aż do wartości 910 C żelazo występuje w odmianie alfa. Krystalizującą w układzie regularnym o sieci przestrzennie centrycznej. Odmiana typu alfa aż do temp 768 C odznacza się bardzo znaczną przenikliwością magnetyczną, zatem została ona zaliczona do ciał ferromagnetycznych. Natomiast ta sama odmiana alfa ale już powyżej tej temperatury ma przenikliwośc magnetyczną niewiele większąod jedności i z tego powodu została zakwalifikowana do ciała paramagnetycznych.

Odmiana alotropowa gama- w temp. 910 C odmiana alfa przechodzi w odmianę paramagnetyczną gama. Krystalizującą w tym samym układzie regularnym, lecz o elementarnej sieci płaskocentrycznej.

W temperaturze 1401C odmiana gama ulega znów przemianie przy czym tworzy się odmiana alotropowa alfa trwała już do temperatury topnienia (1534C) i krystalizująca w układzie regularnym przestrzennie centrycznej, jaką ma odmiana alotropowa alfa poniżej temperatury 902 C. - paramagnetyczną odmianę alotropową żelaza alfa, występującą w zakresie temp 1401 - 1528 uważano dawniej za inną odmianę alotropową i oznaczono literą delta

41. 3 odmiany ZnO₂ (ZnO_3­) polimorficzne. (w książce na pewno tego nie ma )

42. Stale ferrytyczne. (s124,124,126)

43. Co to jest Duval? (??)

44. Zalety i wady stali austenitycznych, podać symbol stali.

a)zalety:

• w całym zakresie dodatnich i ujemnych temp. nie zachodzą w nich żadne przemiany alotropowe

• są niemagnetyczne

• spawalne i zgrzewalne

• dają się łatwo kształtować na zimno i na gorąco

• mają dobrą udarność przy temp. podzerowych

• odporne na działalność wielu agresywnych środowisk korozyjnych i wiele typów korozji

b)wady:

• niska granica plastyczności

• bardzo mała przewodność cieplna

• duży wsp. rozszerzalności cieplnej

• całkowity brak odporności na działanie korozji naprężeniowej(mała poprawa po zwiększeniu zawartości niklu)

• ograniczona odporność na działanie niektórych korozyjnie agresywnych środowisk

45. Symbol stali niskostopowej, znaczenie.(s115?)

46. Ilość Cr, Cu w stali trudno rdzewiejącej.

Zawartość Cu i Cr w stalach nierdzewnych:

• Cr - 0.2-0.9,1.0 lub 1.2%

• Cu - 0.25-0.5%

Lub Cr 0,5 ÷ 0,9 lub 1,0 Cu 0,25÷0,50% <??>

47. Rola siarki w stalach, ilość pożądana. (s112)

Siarka należy do niepożądanych pierwiastków zanieczyszczających wszystkie stale. (z wyjątkiem stali automatowych gdzie zwiększenie poziomu siarki jest celowe). Niekorzystny wpływ siarki w stalach trudno rdzewiejących (w zakresie 0,05-0,20%) na ich odporność na działanie atmosfery niweluje dodanie 0,5-0,6% miedzi. W stalach odpornych na korozję stosunek zawartości manganu do ilości siarki powinien być możliwie jak najmniejszy gdyż tworzące się w stalach zawierających mniej niż 0,4% manganu siarczki chromu lub siarczki manganu bogate w chrom są znacznie odporniejsze na działanie korozji niż sirka i mangan.

48. Termodynamiczne kryterium korozji.(yyyy….się jeszcze znajdzie… )

49. Prawa kinetyczne utleniania materiałów metalicznych. (to też )

50. Czy brązy mogą być stosowane jako tworzywo do przewożenia amoniaku, HNO₃? Uzasadnij:

Odporność chemiczna brązów cynowych jest nieco większa niż czystej miedzi, głównie w rozcieńczonych kwasach organicznych oraz roztworach soli. Brązy podobnie jak miedź, są odporne na działanie kwasu solnego i alkaliów a nieodporne na wpływ kwasu azotowego i innych utleniaczy, amoniaku. (a dlaczego tak jest to jeszcze nie wiem )

51. Czy ferryt to minerał? Wyjaśnij. (też dobre pytanie)

52. Gdzie można stosować żeliwo wysokokrzemowe?

Stosuje się je na odlewy pomp odśrodkowych , zaworów dysz porowych, zlewów, wyparek, dysz parowych, w konstrukcjach wież obserwacyjnych

53. Stopy aluminium.(s.189)

54. Uniwersalne środowiska korozyjne i jakie w nich występują rodzaje korozji.

No to mamy trzy od strony 15 do 18

55. Zinterpretuj budowę krzywej polaryzacji, przyjmując, że biorą udział dwa metale. (s.49)

56. W jakim obszarze krzywej anodowej może występować korozja wżerowa

Tez gdzieś koło strony 49..

57. Dlaczego stalach typu AB wyznaczone kryterium tworzenia się... (czego?)

58. stale termoutwardzalne , skład chemiczny, zastosowanie( w okolicy 138 -149)

59. wpływ manganu

pierwiastek występujący we wszystkich stalach, nie zalicza się do składników skutecznie poprawiających odporność korozyjną tych tworzyw. Zgodnie z wynikami badań stale o małej ilości dodatków stopowych zawierające zwiększoną ilośc manganu, są bardzo odporne na działanie atmosfery morskiej niż stale mające zwykłą ilośc tego pierwiastka. Natomiast w atmosferze miejskiej a zwłaszcza przemysłowej zachodzi zjawisko odwrotne tzn. stale te są mniej odporne.

W stalach austenitycznych odpornych na korozję, więc mających dużą ilość dodatków stopowych mangan zastępuje całkowicie lub częściowo nikiel raczej pogarsza niż poprawie ich odporność korozyjną. Należy jednak wspomnieć, że istnieje kilka środowisk korozyjnych w których asteniczne stale (zwane „oszczędnościowymi”) zawierające mangan wykazują lepszą odporność na korozję równomierną niż stale konwencjonalne, zwłaszcza gdy ook tego pierwiastka występują molibden i miedź

60. reakcje SO2 (77?)

61. jak się bada powłoki malarskie (to też dość ciekawe pytnie…)

62. uklad 2 skladnikowy, zaznaczyc potencjal FeCl3 H2SO4 (wykład?)

63. korozja wżerowa

wżerowa - zwana często pitlingową, która zachodzi tylko w pewnych uprzywilejowanych miejscach na powierzchni metalu powodując tworzenie głębokich dziur, występuje często w obecności jonów chlorkowych(s20)

korozja wżerowa pojawiająca się w skutek miejscowego, punktowego przebicia warstwy pasywnej i utworzenia się bardzo aktywnych mikroogniw złożonych z odsłoniętego metalu - anody i dużej, otaczającej, spasywowanej powierzchni - katody; szybkośc rozpuszczania się stali na anodzie jest tak duża, że nieraz po upływie bardzo krótkiego czasu następuje miejscowe przeżarcie na wskroś ścianek urządzeń, bez równoczesnego ubytku masy poza zaatakowanym miejscem (s120)

64. jaka korozja jest na mosiądzu?

selektywna- polegająca na intensywniejszym przechodzeniu cynku do porduktów korozji i w rezultacie na odcynkowaniu stopu . Zjawisku odcynkowania przeciwdziała niewielki dodatek arsenu (0.02%As) Dodatek cynku w mosiądzu wynosi 4-40%

65. co oznacza wykładnik potęgowy 1,8 (gdzie?)

66. symbol staliwa wysokostopowego

LH (tylko nie jestem pewna o które chodzi bo nie ma w książce nie ma takiego słowa jak „wysokostopowe” tylko „stopowe”)

67. dlaczego dla stopów a-b jest trudno wyznaczyć G reakcji utleniania skl b ( nie mam pojęcia o co chodzi)

68. podac równanie na potencjał elektrody jeżeli A jest w równowadze z A-(B? tu też…)

69. kiedy obecność P jest pożądana ?

odniesienie do pytania 11.

70. zaleznosc stalej szybkosci od T

Mówiąc o zmianie szybkości reakcji w zależności od temp. mamy na myśli zmianę stałej szybkości K. Orientacyjnie reguła podana przez van't Hoffa stwierdza, że przy podwyższeniu temp. o 10^°C szybkość reakcji wzrasta 2 do 4 razy. Znacznie dokładniejsze wyniki daje zastosowanie prawa ustalonego przez Archeniusa:

k= Ae^-E/RT

gdzie: k- stała szybkości

2. współczynnik częstości

E- energia aktywacji

Logarytmujemy:

ln k= A - B/T

gdzie: B= F/R

Z kąta nachylenia tej prostej można wyznaczyć energię aktywacji procesu.

71. symbol stali martenzytycznej (s.129)

72. skald brazao(?) aluminiowych, jakie dodatki poprawiają właściwości mechaniczne (s.189)

73. jaki parametr (mierzalny) mówi o skłonności korozyjnych metalu w roztworze, podaj wzór (?)

74. korozja wodorowa

kruchość wodorowa - jedna z najniebezpieczniejszych form korozji, występująca na stalach niskostopowych o dużej wytrzymałości, jest wynikiem wnikania wodoru do stali podczas trawienia, procesów elektrochemicznych na pow. Stali lub powlekania galwanicznego

75. kryterium pillinga- bedwortha dla tworzącej sie zgorzeliny

76. podaj potencjał dynamiczne krzywa polaryzacji dla 2 pierwisatkow ulegajacych pasywacji

symbol stali węglowej o podwyższonych właściwościach i stali astenicznej wysokostopowe żaroodpornej ( a co ..)

77. Zadanie : dane t=2miesiace, IK=5,12^10^-7 A/m^2,p=1,dm^2 rozkladowi ulega Ai obliczyc m

78. korozja wysokotemperaturowa - szczególny przypadek

wysokotemperaturowa - jedna z najważnieszych form korozji, gdyż występuje w potężnej gałęzi przemysłu metalurgicznego i energetycznego, polega na wysokotemperaturowym utlenianiu metali w różnych środowiskach, objawia się zniszczeniem metalu i zmianą wytrzymałości mechanicznej

79. diagram ElingHAMA

80. stal ogólnego użytku spawalna niskowęglowa półuspokojona

stal ogólnego uzytku „St”

liczby porządkowe: 0,3,4,5,6,7

spawalna S

niskowęglowa V (W? - ale W tyczy się też niskiej zawartości siarki i fosforu)

półuspokojona Y

81. podaj równanie paraboliczne

82. zadanie Ik=6,2*10^-5 A/m^2 t=3 tyg m =81,2 oblicz P

---