Atmosfera- o jej agresywności decyduje: zanieczyszczenie i wilgotność. Duże ilości SO₂ i CO₂ wchodzą w reakcję z wilgocią tworząc rozcieńczone kwasy. Proces korozyjny spowodowany obecnością SO₂ w powietrzu wpływa na proces katodowy, ułatwiający depolaryzację. Reakcja metalu z kwasem prowadzi do powstania siarczanu żelazowego, co oznacza ubytek stali i przyspieszenie korozji, zwiększa się higroskopijność rdzy oraz przewodnictwo elektryczne wilgoci. W obszarach nadmorkich są chlorki. Zanieczyszczenia mechaniczne jak sadza, piasek są czynnikami stymulującymi procesy korozyjne na metalach. Są higroskopijne i trzymają wilgoć.

Wody- czynniki: jakość, pH i twardość wody, zawartość, CO₂ (podnosi pH wody) i SO₂, obecność części organicznych. Najważniejszym składnikiem jest O₂, jest głównym depolaryzatorem katodowym w środowisku obojętnym. Zawartość 100-200 mg jonów siarczanowych w litrze wody czyni ją środowiskiem agresywnym wskutek tworzenia się soli Candlota (3CaOAl₂O₃3CaSO₄30H₂O).

Temperatura-korozja wzrasta wraz ze wzrostem temp. jak każda reakcja chemiczna. Podwyższenie temperatury powoduje: odpryskiwanie pokryć węglanowych, zwiększenie szybkości dyfuzji tlenu w wodzie.

Gleba- czynniki: klimat, opady deszczu, odczyn gleby, bakteraie. Najmniej agresywne są gleby suche, piaszczyste lub wapienne, wykazujące duży opór elektryczny. Najbardziej agresywne są gleby o wysokim zasoleniu, ciężkie gliny, których przewodnictwo elektryczne jest wysokie. Prądy błądzące- są wytworem człowieka i wynikają z gruntu szyn elektrycznych trakcji kolejowych i tramwajowych. Jeśli połączenie metalowe pomiędzy szynami ulegnie obluzowaniu i prąd płynący szyną napotka opór to przez zawilgocony grunt spływa do ziemi Zagrożone są rurociągi, kable i metalowe konstrukcje podziemne.

Formy korozji:

- elektrochemiczna- spowodowana tworzeniem się mikroogniw na powierzchni metalu,

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

- ziemna- działanie czynników zawartych w glebie na tworzywo (prądy błądzące),

- mikrobiologiczna- przyczyną są bakterie utleniające związki siarki i pirytu do kwasu siarkowego

- naprężeniowa- zachodzi przy współpracy czynników elektrochemicznych elektrochemicznych naprężeniami mechanicznymi, objawia się jako pękania międzykrystaliczne lub śródkrystaliczne w zależności od obecnych jonów

- międzykrystaliczna- przebiega po granicach ziarn metalu powodując zmniejszenie jego własności wytrzymałościowych i plastycznych. Na stalach austenitycznych i chromowo- niklowych,

- zmęczeniowa- wynik cyklicznego naprężania metalu w środowisku agresywnym, objawia się pękaniem określonych miejsc konstrukcyjnych,

- cierna- na powierzchniach granicznych dwóch ściśle przylegających płaszczyzn metali, które ulegają drganiom

- kawitacyjna- spowodowana powstawaniem luk próżniowych w cieczach wskutek szybkiego ruchu bądź wibracji (śruby okrętów),

- kruchość wodorowa- występuje na stalach niskostopowych o dużej wytrzymałości, jest wynikiem wnikania wodoru do wnętrza stali. Wodór wnika w siatkę krystalograficzną. Sprzyja temu wysokie stężenie jonów wodorowych i wysokie ciśnienie (wzór Servesa) podczas trawienia lub powlekania galwanicznego. Możemy usunąć wodory poprzez podgrzanie materiału do wysokiej temperatury na długi okres czasu. Wodory ulegają desorpcji,

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

- kontaktowa- zachodzi na styku dwóch metali o różnym potencjale w roztworze

- selektywna- spowodowana preferencyjnym utlenianiem jednego ze składników stopu,

- wżerowa- zachodzi w uprzywilejowanych miejscach na metalu tworząc wżery. Wlot wżeru ma się do jego głębokości jak 1:6, występuje często w obecności jonów chlorkowych,

- wysokotemperaturowa- występuje w przemyśle metalurgicznym i energetycznym, polega na wysokotemperaturowym utlenianiu metali w różnych środowiskach. Tworzą się zgorzeliny

- katastrofalna- proces zachodzi gwałtownie na skutek tworzenia się ciekłych produktów reakcji,

- przyspoinowa- skutek przeprowadzonego spawania i tworzenia się węglików w strefie działania wysokiej temperatury wzdłuż spoiny,

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

- podpowierzchniowa- występuje pod powierzchnią powłok zabezpieczających (malarskich). Powodowana złym przygotowaniem materiału,

- ługująca- do materiałów skalnych i nieorganicznych, nieorganicznych, z których wymywane są niektóre związki na skutek działania agresywnych roztworów,

- kwasowa- niszczenie poprzez roztwory o pH<7

- siarczanowa- sól Candlota o dużej objętości właściwej rozsadzającej strukturę materiału,

- pęcznienie- tworzywa sztuczne, luźna struktura pozwala na wnikanie atomów powodujących pęcznienie,

- solwatacja- polimery, objawia się formowaniem kompleksów- solwatów lub utlenieniem tworzywa,

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

Typy ogniw:

- ogniwa o dwu różnych elektrodach zanurzonych w tym samym elektrolicie

- ogniwa stężeniowe- jednakowe elektrody zanurzone w elektrolitach o różnym stężeniu tych samych składników. Elektroda stykająca się z bardziej rozcieńczonym roztworem własnych jonów jest anodą,

- ogniwa termiczne- elektrody składają się z tego samego metalu zanurzonego w elektrolicie o tym samym składzie początkowym, ale różnią się temperaturą.

Wykres Paurbaix- gdy dysponujemy odpowiednimi danymi termodynamicznymi to możemy ustalić wykres E od pH z trzema obszarami: korozji- w którym aktywność jonów metalicznych lub anionów kompleksowych jest większa niż 10^-6 gramojonu/l, odporności- w którym aktywność jonów metalicznych jest mniejsza niż 10^-6. Tlenki, wodorotlenki są w tym obszarze termodynamicznie nietrwałe wobec wolnego metalu, pasywności- związki metalu w stanie stałym są termodynamicznie trwałe i znajdują się w stanie równowagi jonami metalu w roztworze mającym aktywność mniejszą niż 10^-6 gramojonu/l. Metal jest termodynamicznie nietrwały. Wykres `pozwala, więc na stwierdzenie, w jakich warunkach następuje korozja i pasywacja żelaza oraz w jakim zakresie pH i potencjałów możliwa jest katodowa względnie anodowa ochrona.

Pasywacja metali: gdy metal o potencjale termodynamicznej skłonności do korozji w danym środowisku z nim nie reaguje to mówimy że został spasywowany. Al., Cr, stal nierdzewna przechodzą w stan pasywny w sposób naturalny w zetknięciu z atmosferą. Inne metale można spasywować sztucznie na drodze elektrochemicznej, (np. gdy metal spasywujemy anodowo w wodnym roztworze zawierającym jony, które tworzą nierozpuszczalne związki z metalem, to ulegnie on pasywacji natychmiast. Jeżeli spolaryzujemy anodowo metal w roztworze, którego jony tworzą z metalem sole łatwo rozpuszczalne, wtedy następuje jego rozpuszczanie wskutek spadku pH przy anodzie, a dopiero potem przy wyższej gęstości prądu i przy określonym potencjale- pasywacja).

Teorie pasywacji:

1. Teoria tlenkowa przyjmuje, że zjawisko pasywności polega na obecności warstewki produktów reakcji, tlenków metali. Warstewka ta oddziela metal od środowiska, utrudnia dyfuzję, powoduje obniżenie szybkości reakcji.

2. Teoria adsorpcyjna zakłada, że metale spasywowane pokryte są warstewką chemisorpcyjną tlenu lub innych jonów pasywujących.

Pomiar szybkości korozji: dwie elektrochemiczne metody wyznaczania: ekstrapolacja krzywych polaryzacji Tafela i wyznaczanie szybkości z krzywych polaryzacji liniowej, które otrzymuje się przy małych gęstościach przyłożonego prądu.

Korozja gazowa w atmosferze utleniającej:

Me + ½ X₂=MeX

Proces utleniania metalu składa się z wielu procesów cząstkowych: reakcje chemiczne przebiegające na granicy faz oraz procesy dyfuzji reagentów poprzez tworzącą się warstwę produktów reakcji, decydują o kinetyce reakcji. Przebiegające na granicy faz reakcje chemiczne składają się z kolei z procesów:

- chemisorpcji gazowego utleniacza na powierzchni metalu

- utworzenia cienkiej warstewki produktu reakcji

- przejście metalu w formie jonów wraz z równoważącą ich ładunek elektryczny liczbą elektronów do tworzącej się sieci krystalicznej MeX

- chemisorpcji utleniacza na powierzchni rozdziału MeX/X,

- wbudowanie się chemisorbowanych anionów utleniacza w sieć krystaliczną produktów reakcji.

Procesy transportu możemy podzielić na:

- dyfuzje kationów metalu wraz z elektronami do granicy faz MeX/X poprzez warstwę MeX do granicy faz MeX/Me

- dyfuzję anionów utleniacza do granicy faz MeX/X ku granicy faz Me/MeX, połączoną z równoczesną wędrówką elektronów w kierunku przeciwnym lub dyfuzję utleniacza w podanym kierunku w fazie gazowej poprzez tworzące się w warstwie produktu mikro i makro szczeliny.

Energia aktywacji: z kąta nachylenia prostej lnk od 1/T można wyznaczyć energie aktywacji. Gdy na prostej występuje załamanie świadczy to o zmianie mechanizmu procesu, wyrażającej się inną energia aktywacji. Wyznaczona z pomiarów kinetycznych energia jest energią najwolniejszego procesu cząstkowego określającego w danych warunkach szybkość powstawania produktu reakcji.

Mechanizm powstawania zgorzelin:

Jeżeli w sieci krystalicznej tlenku występują puste węzły kationowe, to związek ten wykazuje niedomiar metalu. Gdy natomiast puste węzły występują w podsieci anionowej, wtedy tlenek wykazuje niedomiar utleniacza. Jeżeli zdefektowanie sieci polega na występowaniu kationów i anionów w przestrzeniach międzywęzłowych, wówczas związek wykazuje odpowiednio nadmiar metalu lub niedomiar utleniacza. Ponieważ kryształ musi być elektrycznie obojętny, niedomiar czy nadmiar jonów metalu bądź utleniacza musi być równoważony odpowiednią ilością defektów elektronowych. Zdefektowanie sieci anionowej zdarza się tylko w tlenkach metali wysokotopliwych (Ti₂O, ZrO₂, NbO₂, WO₃). Gdy występuje defekt sieci kationowej to proces utleniania odbywa się dzięki odrdzeniowej dyfuzji jonów i elektronów metalu, a gdy defekt sieci anionowej, w wyniku dordzeniowej dyfuzji jonów i elektronów utleniacza.

W miarę narastania produktu (zgorzeliny) zaczyna się jej rozwarstwianie na warstwę wewnętrzną zbudowana z luźno uczonych kryształów, oraz szczelną warstwę zewnętrzną.

MATERIAŁ:

Żelazo:

- najbardziej rozpowszechniony metal,

- pod wpływem wilgoci łatwo przechodzi w związki chemiczne,

- ma duże własności magnetyczne,

- jednymi z czystszych odmian żelaza są: elektrolityczne- zwierające ok. 0,02% zanieczyszczeń, oraz karbonylowe 0,015%.

Odmiany alotropowe:

- α- krystalizująca w układzie regularnym o sieci przestrzennie centrycznej. Do temperatury 768 C odznacza się znaczną przenikalnością magnetyczną jest zaliczona do ferromagnetyków, natomiast ta sama odmiana powyżej tej temperatury jest już paramagnetykiem,

- α→γ w temperaturze 910C, krystalizuje w tym samym układzie regularnym, lecz o elementarnej sieci płaskocentrycznej,

- γ → α- w temperaturze 1400C, odmiana trwała już do temperatury topnienia1543 i krystalizująca w układzie regularnym przestrzennie centrycznym.

W rzeczywistości istnieją tylko dwie odmiany alotropowe żelaza: -α, γ. Różniące się budową sieci elementarnej.

W wysokich ciśnieniach (12000MPa) i temperaturze w okolicach 600 istnieje trzecia odmiana alotropowa εo zwartej sieci heksagonalnej.

Stopy żelaza z węglem:

- austenit- roztwór stały węgla w żelazie γ, trwały w czystych stopach powyżej temp. 723. stal o strukturze austenitycznej ma Największą gęstość, jaka jest możliwa do osiągnięcia przy danym składzie chemicznym.

- cementyt- Fe₃C- karbidek żelaza, krystalizuje w układzie rombowym, jest bardzo twardy i kruchy,

- ledeburyt- mieszanina eutektyczna składająca się z nasyconego roztworu węgla w żelazie γ i pierwszorzędowego cementytu,

- ferryt- roztwór stały węgla w żelazie α, ma sieć żelaza α, ma niską wytrzymałość na rozciąganie, niską granicę sprężystości, niewielką twardość, duże wydłużenie i udarność,

- perlit- mieszanina eutektoidalna powstała na skutek rozpaduaustenitu.

Grafit- odmiana alotropowa węgla krystalizująca w układzie heksagonalnym.

STALE NIESTOPOWE: w zależności od zanieczyszczeń: stale zwykłej, wyższej i najwyższej jakości

Stale zwykłej jakości: zanieczyszczenia fosforem i siarką- około 0,05%. St…+0,3,4,5,6 lub 7

- stosowane w stanie surowym po przeróbce plastycznej na gorąco (posiadają strukturę ferrytyczno- prlityczną). Dodatkowe litery oznaczają:

B- wymagana praca łamania na próbce Charpy'ego w temp.20

C- wymagana praca łamania na próbce Charpy'ego w temp.0,

Cu- dodatek miedzi dla poprawy odporności na korozję atmosferyczną,

D- wymagana praca łamania na próbce Charpy'ego w temp.-20,

J- wymagana udarność na próbkach Mesangera w temp.+20,

M- wymagana udarność na próbkach Mesangera w temp.-20. na początku dodatkowo oznacza dodatkowo zawartość węgla, manganu, krzemu,

S- przydatność do konstrukcji spawanych,

V- ograniczoną zawartość węgla

W- ograniczona zawartość węgla, fosforu, siarki,

X- stal nieuspokojoną- odtlenioną tylko częściowo, bardzo miękka, czysta powierzchnia

Y- stal półuspokojoną- stal o pośrednim stopniu odtlenienia, stal uspokojona- tak odtleniona by podczas krzepnięcia nie występowało wydzielanie się gazów.

Stale wyższej jakości ogólnego przeznaczenia:

- P,S max. 0,040% oraz węższe zakresy domieszek,

- stosuje się je w stanie obrobionym cieplnie. Oznaczenie: liczby określają przybliżoną zawartość węgla w setnych częściach procentu + litery:

X- stal uspokojona, Y- stal półspokojna, G- stal o podwyższonej zawartości manganu, A- stal o wyższych wymaganiach składu chemicznego, Ż- stal przetapianą elektrożużlowo, U- stal z wymaganą udarnością w stanie znormalizowanym, UT- z wymaganą udarnością w stanie ulepszonym cieplnie.

We wszystkich stalach zawartość Mo nie powinna przekraczać 0,1%, a arsenu 0,08%.

STALE STOPOWE: ogólnego przeznaczenia:

- stale niskostopowe konstrukcyjne trudno rdzewiejące

- niskostopowe zrównoważone o podwyższonej wytrzymałości.

Potencjalną skłonność stali do korozji można określić na podstawie charakterystyki 4 grup stali obejmujących:

- technicznie czyste żelazo,

- stale zawierające małą ilość dodatków stopowych < 2,5% MIDS

- stale zwierające średnią ilość dodatków stopowych 2,5-10% SIDS

- zawierające dużą ilość dodatków stopowych >10% DIDS.

WPŁYW PIERWIASTÓW:

Cr- niezbędny składnik stali o zwiększonej, dużej i bardzo dużej odporności na korozję. Korzystny wpływ ujawnia się w obecności miedzi w ilości > 0,2%. W zależności od zawartości tych pierwiastków można poprawić właściwości stali o 60%.

W stalach o średniej ilości dodatków stopowych Cr= 2-9%, poprawia się odporność na działanie środowisk związanych z przeróbką ropy naftowej. W stalach DIDS i stalach o dużej odporności na korozję SONK Cr=12%, jest głównym składnikiem. Zwiększanie zawartości Cr poprawia odporność na działanie korozji wżerowej, na kruchość wodorową. W środowiskach redukujących stale o mniejszej zawartości Cr są odporniejsze.

Ni- dodany do stali węglowych pogarsza ich odporność na korozję. Dodany do stali zawierających nieznaczne ilości Cr, Cu, czyli do stali trudno rdzewiejących podnosi ich odporność na działanie wszelkiego typu atmosfery. W stalach mertenzytycznych typu 12%Cr, najmniej z tej grupy odpornych na korozję dodatek Ni nie wywiera większego wpływu, ale zwiększenie zawartości do 4,5% poprawia odporność na działanie atmosfery morskiej. Do stali zawierających 18%Cr o strukturze ferrytycznej dodanie Ni pogarsza ich odporność na działanie korozji naprężeniowej. Większe dodatki Ni do stali zawierających al. 25%Cr są korzystne, zwiększają, bowiem ich korozyjną odporność na środowiska zawierające jony chlorkowe.

Cu- dodanie do stali 0,5% Cu szybkość korozji gwałtownie spada zarówno w atmosferze wiejskiej jak i miejskiej. W stalach o średnim dodatku stopów nie stosuje się miedzi, w stalach austenitycznych z dużą ilością dodatków stopowych Cu w ilości do 4% zwiększa ich odporność na działanie al. kwasu siarkowego.

Mo- w stalach o małej i średniej zawartości dodatków stopowych Mo poprawia właściwości mechaniczne, ale wpływ na korozję zwłaszcza w środowiskach silnie agresywnych jest nieznaczny. Należy go łączyć z Cu (0,2-0,5%) i Cr. W stalach o dużej ilości dodatków stopowych Mo sprzyja pasywacji i poprawia odporność na korozję: równomierną, wżerową w środowiskach zawierających chlorki, szczelinową.

Mn- w stalach MIDS poprawia odporność na atmosferę morską. W stalach austenitycznych, odpornych na korozję (DIDS) Mn pogarsza odporność korozyjną.

Si- w stalach konstrukcyjnych Mn-Cu dodanie 1% Si wywiera korzystny wpływ, poprawia odporność korozyjną. W stalach DIDS dodatek Si sprzyja pasywacji i zwiększa żaroodporność.

P- we wszystkich stalach jest niepożądany. Wyjątek stanowią stale trudno rdzewiejące, w których zwiększa on ich odporność na działanie atmosfery wiejskiej i miejskiej. Wyraźny wpływ w obecności Cu.

S i As- zanieczyszczają wszystkie stale poza stalami automatowymi. W stalach odpornych na korozję stosunek Mn/S powinien być możliwie jak najmniejszy.

C i N- C jako podstawowy składnik nie wywiera żadnego wpływu dopóki nie wydzielają się węgliki- wtedy jego wpływ staje się niekorzystny. Dotyczy to głównie stali austenitycznych i ferrytycznych, w których powoduje wzrost korozji międzykrystalicznej.

Bor- dodany do stali trudno rdzewiejących zwiększa ich odporność na korozję, sprzyja pasywacji.

Ti, Niob- niob pogarsza odporność korozyjną stali węglowych, Ti nie wywiera na nią żadnego wpływu. W stalach odpornych na korozję po przekroczeniu pewnego stężenia oba pierwiastki szkodliwe,

Wanad- w stalach trudno rdzewiejących nieznacznie zmniejsza ich podatność na rdzewienie. W stalach odpornych na korozję, wanad w roztworze stałym sprzyja pasywacji.

Al- w niektórych stalach odpornych na korozję poprawia ich żaroodporność, natomiast wpływ na odporność korozyjną jest ujemny, pogarsza właściwości stali węglowej, posiadając niski potencjał powoduje silną korozję elekrochemiczną

Co,Pb,Ta,Sn,W,Zr- nie wywierają żadnego wpływu na odporność korozji wżerowej,

Ag, Re- sprzyjają pasywacji

Se, Te- tworząc połączenia metaliczne sprzyjają korozji wżerowej stali odpornych na korozję.

Inne czynniki:- struktura jednofazowa jest odporniejsza niż wielofazowa, wyjątek stanowi stal austenityczno- ferrytyczna, im gładsza jest powierzchnia stali tym jej odporność na korozję jest większa, wzrost temperatury prawie zawsze wpływa na wzrost szybkości korozji.

Stale MIDS:

1. Stale charakteryzujące się określonymi właściwościami mechanicznymi, muszą być zabezpieczone przed korozją.

2. Stale trudno rdzewiejące- stale węglowe o 0,1-0,15% C, o małej zwartości dodatków stopowych:

-zawsze dodatek Cr w ilości0,5-0,9 lub 1-1,2%, miedzi w ilości 0,25-0,5%, prawie zawsze dodatek P w ilości 0,06-0,1%, niekiedy Ni 0,3-0,6, Mo do 0,1. Malejący wpływ pierwiastków na działanie: atmosfery wiejskiej: P,Cu,Cr,Ni, przemysłowej: P,Cu,Mo,Cr,Si, atmosfery nadmorskiej: Cr,Ni,P,Al.,Ni,Cu,Mo, wody morskiej: Cr, Mo, Al., P, Cu, Si.

Stale SIDS

Zwiększoną odporność wykazują stale zawierające od 2,25 do 10% Cr, oraz Mo<1,5%. Wszystkie inne stale tej grupy niezawierające Cr, są nieodporne na działanie korozji. Zaliczamy stale: H3M, H5M, H9M charakteryzują się wystarczającą odpornością w określonych warunkach. Stosuje się je do budowy urządzeń w rafineriach ropy naftowej, rurociągi, reformery.

Stale DIDS

W razie potrzeby wymagają stosowania zabezpieczeń antykorozyjnych, dzięki znacznej zawartości Cr są przystosowane do pracy zróżnicowanych warunkach korozyjnych. Tworzą dwie rodziny: stale odporne na korozję i żaroodporne.

Stale SONK

Stale odporne na korozję. Podstawowym składnikiem jest Cr o zawartości, co najmniej 12%. Sprzyja on pasywacji. Ni o zawartości >8%- polepsza odporność korozyjną w kwasach. Można je podzielić: ze względu na skład: na stale chromowe i chromo- niklowe i ze względu na strukturę: ferrytyczne, martenzytyczne, austenityczne, austenityczno- ferrytyczne.

Stale ferrytyczne: wykazują największą odporność na korozję i jednocześnie największą ciągliwość w stanie wyżarzonym. Są stalami magnetycznymi o strukturze całkowicie ferrytycznej w całym zakresie temperatur. Konsekwencją baraku przemiany ferrytu w austenit jest: żadnym zabiegiem obróbki cieplnej nie można zmienić właściwości mechanicznych stali, towarzyszący podgrzewaniu nadmierny wzrost ziarn ferrytu powoduje gwałtowne malenie udarności i ciągliwości stali. Wady stali ferrytycznej: kruchość. Zalety: większa przewodność cieplna niż stali austenitycznych, mniejszy współczynnik rozszerzalności cieplnej, dobre własności wytrzymałościowe, dobra spawalność, bardzo dobra zgrzewalność, dobra odporność na działanie kwasu azotowego. Stosuje się w: przemyśle chemicznym: wymienniki ciepła, reaktory, rurociągi, wyparki; celulozowo- papierniczym; rafineryjno- petrochemicznym.

Stale martenzytyczne: najważniejsza cecha- zdolność do hartowania się. Po zahartowaniu stale te przyjmują strukturę martenzytyczną. Są odporniejsze na korozje niż zwykłe stale węglowe, mają dobre właściwości mechaniczne, średnia spawalność- może być poprawiona przez zabiegi cieplne, są magnetyczne, są stalami niedeficytowymi. Wykorzystuje się je głównie jako stale narzędziowe, w przemysle naftowym do budowy urządzeń krakingowych.

Stale ustenityczno- ferrytyczne:

Zalety: wytrzymałość lepsza niż stali austenitycznej, odporność na działanie korozji międzykrystalicznej i naprężeniowej jest w wielu przypadkach zastosowań zupełnie wystarczająca.

Stale austenityczne:

Po prawidłowej obróbce cieplnej, wykazują:

- strukturę czysto austenityczną

- strukturę złożona z ziarn austenitu z równomiernie rozmieszczonymi w ich osnowie węglikami tytanu.

Zalety: w całym zakresie temperatur nie zachodzą w nich przemiany alotropowe, więc nie można zmienić ich własności mechanicznych; są niemagnetyczne; są spawalne; dają się łatwo odkształcać na zimno i na gorąco; mają dobrą udarność przy temperaturach podzerowych, są odporne na korozję. Wady: niska granica plastyczności; mała przewodność cieplna; duży współczynnik rozszerzalności cieplnej; brak odporności na korozję naprężeniową.

Stale oszczędnościowe: np.00H18AN10, umożliwiają duże oszczędności masy budowanego urządzenia; każda stal odporna na korozję może być oszczędnościowa w momencie użytkowania; najbardziej oszczędnościowy jest ten gatunek stali, która nie zmniejsza ani nie zwiększa degradacji urządzenia; każda stal zawierająca mniejszą ilość dodatków stopowych przy nieznacznie gorszych właściwościach jest stalą oszczędnościową.

Stale do pracy w wyższych temperaturach:

Jest to grupa stali stopowych przeznaczonych do budowy kotłów parowych i wodnych, turbin. Muszą wylazywac odporność na pełzanie, zmęczenie mechaniczne i cieplne, podatność na obróbke plastyczną, dobrą spawalność i skrawalność.

Stale żaroodporne i żarowytrzymałe:

Żaroodpornością metali nazywa się ich odporność na korozyjne działanie gazów utleniających w wysokich temperaturach. Natomiast zdolność tworzyw do przenoszenia obciążeń w warunkach wysokich temperatur określane jest mianem żarowytrzymałości. Żaroodporność stali zapewnia głównie tworzenie na jej powierzchni zwartej, szczelnej i dobrze przylegającej do podłoża warstwy zgorzeliny, chroniącej metal przed dalszym utlenieniem.

STALIWO:

Odlewniczy stop żelaza z węglem (ok2%) oraz z innymi pierwiastkami. Staliwo zawiera zawsze Mn i Si oraz P i S jako zanieczyszczenia, a także niewielkie ilości gazów: tlenu, azotu, wodoru. Klasyfikacja staliwa:

1. staliwo węglowe konstrukcyjne:

- zwykłej jakości; wyższej jakości,

2. Staliwo stopowe:

- konstrukcyjne; konstrukcyjne do pracy w wyższych temperaturach; konstrukcyjne do pracy w niskich temperaturach; odporne na korozję; żaroodporne i żarowytrzymałe; odporne na ścieranie; narzędziowe

Staliwo węglowe: zaw. w%: Mn<1, Si<0,6, Cr<0,3, Ni<0,3, Mo<0,1, Ti<0,1, V<0,1, W<0,3, Cu<0,3, inne<0,1. Oznaczenie L (staliwo), trzycyfrowa liczba określająca wytrzymałość na rozciąganie w MPa i cyfry rzymskiej I (zwykła jakość) lub II (wyższa jakość).

Składnikami strukturalnymi są ferryt i perlit.

Staliwo stopowe: L+ dwu lub trzycyfrowa liczba określająca zawartość węgla w setnych procenta oraz liter określających pierwiastki stopowe: G- mangan, H- chrom, N- nikiel, nikiel- molibden, S- krzem, F- wanad, T- tytan. Staliwa stopowe po odlaniu mają strukturę gruboziarnistą, co powoduje obniżenie właściwości mechanicznych.

ŻELIWO:

Odlewniczy stop żelaza zawierający od2,5 do 3,5% C, który może występować w postaci grafitu- żeliwo szare lub w węglikach- żeliwo białe. Ze względu na strukturę rozróżnia się: żeliwa szare; żeliwa sferoidalne; białe; ciągliwe. Składniki takie jak Si, Ni, Al. Sprzyjają wydzielaniu grafitu, a przez to wydzielaniu żeliwa szarego. Inne jak Mn, S, sprzyjają wydzielaniu cementytu, więc żeliwa białego.

Si występuje najczęściej w ilości 0,3-3%. Sprzyja wydzielaniu się grafitu i powstawaniu żeliwa szarego. Budowa żeliwa nie zależy tylko od zawartości węgla i krzemu, ale również od grubości ścianek odlewu. Przy cienkich ściankach na skutek szybkiego chłodzenia otrzymuje się żeliwo białe, gdy ścianki odlewu są nieco grubsze i powolniejsze chłodzenie- żeliwo pstre, a przy jeszcze grubszych ściankach odlewu i powolnym chłodzeniu- żeliwo szare.

Mn występuje w żeliwie zwykle w ilości 0,3-0,2%, a w żeliwie utwardzonym również w większej ilości. Działa on w kierunku przeciwnym niż krzem to znaczy wpływa na wydzielanie węgla w postaci cementytu. Znajdujący się w żeliwie ciekłym działa odsiarczjąco. Przy większych zawartościach Mn szczególnie w obecności innych pierwiastków stopowych wpływa na tworzenie żeliwa o budowie martenzytycznej, a przy jeszcze większych austenitycznej.

Fosfor występuje w żeliwie w ilości 0,1-0,6%. Aby zwiększyć rzadkopłyność dla łatwiejszego uzyskania odlewów cienkościennych lub w celu otrzymania odlewów żeliwnych o zwiększonej odporności na ścieranie stosuje się żeliwa o zwiększonej zawartości fosforu 0,6-1,8%. Większa zawartość P wpływa na kruchość żeliwa.

Siarka- w ilości od 1,2% nie jest jeszcze szkodliwa, większe ilości zwiększają kruchość żeliwa i skłonność do wydzielania się pęcherzy gazowych i tworzenia jam skurczowych. W przeciwieństwie do P zwiększa gęstopłynność żeliwa, co powoduje zwiększenie ilości braków w żeliwie.

Al- działa odtleniająco, sprzyja wydzielaniu grafitu w procesie grafityzacji.

Atmosfera- o jej agresywności decyduje: zanieczyszczenie i wilgotność. Duże ilości SO₂ i CO₂ wchodzą w reakcję z wilgocią tworząc rozcieńczone kwasy. Proces korozyjny spowodowany obecnością SO₂ w powietrzu wpływa na proces katodowy, ułatwiający depolaryzację. Reakcja metalu z kwasem prowadzi do powstania siarczanu żelazowego, co oznacza ubytek stali i przyspieszenie korozji, zwiększa się higroskopijność rdzy oraz przewodnictwo elektryczne wilgoci. W obszarach nadmorkich są chlorki. Zanieczyszczenia mechaniczne jak sadza, piasek są czynnikami stymulującymi procesy korozyjne na metalach. Są higroskopijne i trzymają wilgoć.

Wody- czynniki: jakość, pH i twardość wody, zawartość, CO₂ (podnosi pH wody) i SO₂, obecność części organicznych. Najważniejszym składnikiem jest O₂, jest głównym depolaryzatorem katodowym w środowisku obojętnym. Zawartość 100-200 mg jonów siarczanowych w litrze wody czyni ją środowiskiem agresywnym wskutek tworzenia się soli Candlota (3CaOAl₂O₃3CaSO₄30H₂O).

Temperatura-korozja wzrasta wraz ze wzrostem temp. jak każda reakcja chemiczna. Podwyższenie temperatury powoduje: odpryskiwanie pokryć węglanowych, zwiększenie szybkości dyfuzji tlenu w wodzie.

Gleba- czynniki: klimat, opady deszczu, odczyn gleby, bakteraie. Najmniej agresywne są gleby suche, piaszczyste lub wapienne, wykazujące duży opór elektryczny. Najbardziej agresywne są gleby o wysokim zasoleniu, ciężkie gliny, których przewodnictwo elektryczne jest wysokie. Prądy błądzące- są wytworem człowieka i wynikają z gruntu szyn elektrycznych trakcji kolejowych i tramwajowych. Jeśli połączenie metalowe pomiędzy szynami ulegnie obluzowaniu i prąd płynący szyną napotka opór to przez zawilgocony grunt spływa do ziemi Zagrożone są rurociągi, kable i metalowe konstrukcje podziemne.

Formy korozji:

- elektrochemiczna- spowodowana tworzeniem się mikroogniw na powierzchni metalu,

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

- ziemna- działanie czynników zawartych w glebie na tworzywo (prądy błądzące),

- mikrobiologiczna- przyczyną są bakterie utleniające związki siarki i pirytu do kwasu siarkowego

- naprężeniowa- zachodzi przy współpracy czynników elektrochemicznych elektrochemicznych naprężeniami mechanicznymi, objawia się jako pękania międzykrystaliczne lub śródkrystaliczne w zależności od obecnych jonów

- międzykrystaliczna- przebiega po granicach ziarn metalu powodując zmniejszenie jego własności wytrzymałościowych i plastycznych. Na stalach austenitycznych i chromowo- niklowych,

- zmęczeniowa- wynik cyklicznego naprężania metalu w środowisku agresywnym, objawia się pękaniem określonych miejsc konstrukcyjnych,

- cierna- na powierzchniach granicznych dwóch ściśle przylegających płaszczyzn metali, które ulegają drganiom

- kawitacyjna- spowodowana powstawaniem luk próżniowych w cieczach wskutek szybkiego ruchu bądź wibracji (śruby okrętów),

- kruchość wodorowa- występuje na stalach niskostopowych o dużej wytrzymałości, jest wynikiem wnikania wodoru do wnętrza stali. Wodór wnika w siatkę krystalograficzną. Sprzyja temu wysokie stężenie jonów wodorowych i wysokie ciśnienie (wzór Servesa) podczas trawienia lub powlekania galwanicznego. Możemy usunąć wodory poprzez podgrzanie materiału do wysokiej temperatury na długi okres czasu. Wodory ulegają desorpcji,

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

- kontaktowa- zachodzi na styku dwóch metali o różnym potencjale w roztworze

- selektywna- spowodowana preferencyjnym utlenianiem jednego ze składników stopu,

- wżerowa- zachodzi w uprzywilejowanych miejscach na metalu tworząc wżery. Wlot wżeru ma się do jego głębokości jak 1:6, występuje często w obecności jonów chlorkowych,

- wysokotemperaturowa- występuje w przemyśle metalurgicznym i energetycznym, polega na wysokotemperaturowym utlenianiu metali w różnych środowiskach. Tworzą się zgorzeliny

- katastrofalna- proces zachodzi gwałtownie na skutek tworzenia się ciekłych produktów reakcji,

- przyspoinowa- skutek przeprowadzonego spawania i tworzenia się węglików w strefie działania wysokiej temperatury wzdłuż spoiny,

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

- podpowierzchniowa- występuje pod powierzchnią powłok zabezpieczających (malarskich). Powodowana złym przygotowaniem materiału,

- ługująca- do materiałów skalnych i nieorganicznych, nieorganicznych, z których wymywane są niektóre związki na skutek działania agresywnych roztworów,

- kwasowa- niszczenie poprzez roztwory o pH<7

- siarczanowa- sól Candlota o dużej objętości właściwej rozsadzającej strukturę materiału,

- pęcznienie- tworzywa sztuczne, luźna struktura pozwala na wnikanie atomów powodujących pęcznienie,

- solwatacja- polimery, objawia się formowaniem kompleksów- solwatów lub utlenieniem tworzywa,

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

Typy ogniw:

- ogniwa o dwu różnych elektrodach zanurzonych w tym samym elektrolicie

- ogniwa stężeniowe- jednakowe elektrody zanurzone w elektrolitach o różnym stężeniu tych samych składników. Elektroda stykająca się z bardziej rozcieńczonym roztworem własnych jonów jest anodą,

- ogniwa termiczne- elektrody składają się z tego samego metalu zanurzonego w elektrolicie o tym samym składzie początkowym, ale różnią się temperaturą.

Wykres Paurbaix- gdy dysponujemy odpowiednimi danymi termodynamicznymi to możemy ustalić wykres E od pH z trzema obszarami: korozji- w którym aktywność jonów metalicznych lub anionów kompleksowych jest większa niż 10^-6 gramojonu/l, odporności- w którym aktywność jonów metalicznych jest mniejsza niż 10^-6. Tlenki, wodorotlenki są w tym obszarze termodynamicznie nietrwałe wobec wolnego metalu, pasywności- związki metalu w stanie stałym są termodynamicznie trwałe i znajdują się w stanie równowagi jonami metalu w roztworze mającym aktywność mniejszą niż 10^-6 gramojonu/l. Metal jest termodynamicznie nietrwały. Wykres `pozwala, więc na stwierdzenie, w jakich warunkach następuje korozja i pasywacja żelaza oraz w jakim zakresie pH i potencjałów możliwa jest katodowa względnie anodowa ochrona.

Pasywacja metali: gdy metal o potencjale termodynamicznej skłonności do korozji w danym środowisku z nim nie reaguje to mówimy że został spasywowany. Al., Cr, stal nierdzewna przechodzą w stan pasywny w sposób naturalny w zetknięciu z atmosferą. Inne metale można spasywować sztucznie na drodze elektrochemicznej, (np. gdy metal spasywujemy anodowo w wodnym roztworze zawierającym jony, które tworzą nierozpuszczalne związki z metalem, to ulegnie on pasywacji natychmiast. Jeżeli spolaryzujemy anodowo metal w roztworze, którego jony tworzą z metalem sole łatwo rozpuszczalne, wtedy następuje jego rozpuszczanie wskutek spadku pH przy anodzie, a dopiero potem przy wyższej gęstości prądu i przy określonym potencjale- pasywacja).

Teorie pasywacji:

1. Teoria tlenkowa przyjmuje, że zjawisko pasywności polega na obecności warstewki produktów reakcji, tlenków metali. Warstewka ta oddziela metal od środowiska, utrudnia dyfuzję, powoduje obniżenie szybkości reakcji.

2. Teoria adsorpcyjna zakłada, że metale spasywowane pokryte są warstewką chemisorpcyjną tlenu lub innych jonów pasywujących.

Pomiar szybkości korozji: dwie elektrochemiczne metody wyznaczania: ekstrapolacja krzywych polaryzacji Tafela i wyznaczanie szybkości z krzywych polaryzacji liniowej, które otrzymuje się przy małych gęstościach przyłożonego prądu.

Korozja gazowa w atmosferze utleniającej:

Me + ½ X₂=MeX

Proces utleniania metalu składa się z wielu procesów cząstkowych: reakcje chemiczne przebiegające na granicy faz oraz procesy dyfuzji reagentów poprzez tworzącą się warstwę produktów reakcji, decydują o kinetyce reakcji. Przebiegające na granicy faz reakcje chemiczne składają się z kolei z procesów:

- chemisorpcji gazowego utleniacza na powierzchni metalu

- utworzenia cienkiej warstewki produktu reakcji

- przejście metalu w formie jonów wraz z równoważącą ich ładunek elektryczny liczbą elektronów do tworzącej się sieci krystalicznej MeX

- chemisorpcji utleniacza na powierzchni rozdziału MeX/X,

- wbudowanie się chemisorbowanych anionów utleniacza w sieć krystaliczną produktów reakcji.

Procesy transportu możemy podzielić na:

- dyfuzje kationów metalu wraz z elektronami do granicy faz MeX/X poprzez warstwę MeX do granicy faz MeX/Me

- dyfuzję anionów utleniacza do granicy faz MeX/X ku granicy faz Me/MeX, połączoną z równoczesną wędrówką elektronów w kierunku przeciwnym lub dyfuzję utleniacza w podanym kierunku w fazie gazowej poprzez tworzące się w warstwie produktu mikro i makro szczeliny.

Energia aktywacji: z kąta nachylenia prostej lnk od 1/T można wyznaczyć energie aktywacji. Gdy na prostej występuje załamanie świadczy to o zmianie mechanizmu procesu, wyrażającej się inną energia aktywacji. Wyznaczona z pomiarów kinetycznych energia jest energią najwolniejszego procesu cząstkowego określającego w danych warunkach szybkość powstawania produktu reakcji.

Mechanizm powstawania zgorzelin:

Jeżeli w sieci krystalicznej tlenku występują puste węzły kationowe, to związek ten wykazuje niedomiar metalu. Gdy natomiast puste węzły występują w podsieci anionowej, wtedy tlenek wykazuje niedomiar utleniacza. Jeżeli zdefektowanie sieci polega na występowaniu kationów i anionów w przestrzeniach międzywęzłowych, wówczas związek wykazuje odpowiednio nadmiar metalu lub niedomiar utleniacza. Ponieważ kryształ musi być elektrycznie obojętny, niedomiar czy nadmiar jonów metalu bądź utleniacza musi być równoważony odpowiednią ilością defektów elektronowych. Zdefektowanie sieci anionowej zdarza się tylko w tlenkach metali wysokotopliwych (Ti₂O, ZrO₂, NbO₂, WO₃). Gdy występuje defekt sieci kationowej to proces utleniania odbywa się dzięki odrdzeniowej dyfuzji jonów i elektronów metalu, a gdy defekt sieci anionowej, w wyniku dordzeniowej dyfuzji jonów i elektronów utleniacza.

W miarę narastania produktu (zgorzeliny) zaczyna się jej rozwarstwianie na warstwę wewnętrzną zbudowana z luźno uczonych kryształów, oraz szczelną warstwę zewnętrzną.

MATERIAŁ:

Żelazo:

- najbardziej rozpowszechniony metal,

- pod wpływem wilgoci łatwo przechodzi w związki chemiczne,

- ma duże własności magnetyczne,

- jednymi z czystszych odmian żelaza są: elektrolityczne- zwierające ok. 0,02% zanieczyszczeń, oraz karbonylowe 0,015%.

Odmiany alotropowe:

- α- krystalizująca w układzie regularnym o sieci przestrzennie centrycznej. Do temperatury 768 C odznacza się znaczną przenikalnością magnetyczną jest zaliczona do ferromagnetyków, natomiast ta sama odmiana powyżej tej temperatury jest już paramagnetykiem,

- α→γ w temperaturze 910C, krystalizuje w tym samym układzie regularnym, lecz o elementarnej sieci płaskocentrycznej,

- γ → α- w temperaturze 1400C, odmiana trwała już do temperatury topnienia1543 i krystalizująca w układzie regularnym przestrzennie centrycznym.

W rzeczywistości istnieją tylko dwie odmiany alotropowe żelaza: -α, γ. Różniące się budową sieci elementarnej.

W wysokich ciśnieniach (12000MPa) i temperaturze w okolicach 600 istnieje trzecia odmiana alotropowa εo zwartej sieci heksagonalnej.

Stopy żelaza z węglem:

- austenit- roztwór stały węgla w żelazie γ, trwały w czystych stopach powyżej temp. 723. stal o strukturze austenitycznej ma Największą gęstość, jaka jest możliwa do osiągnięcia przy danym składzie chemicznym.

- cementyt- Fe₃C- karbidek żelaza, krystalizuje w układzie rombowym, jest bardzo twardy i kruchy,

- ledeburyt- mieszanina eutektyczna składająca się z nasyconego roztworu węgla w żelazie γ i pierwszorzędowego cementytu,

- ferryt- roztwór stały węgla w żelazie α, ma sieć żelaza α, ma niską wytrzymałość na rozciąganie, niską granicę sprężystości, niewielką twardość, duże wydłużenie i udarność,

- perlit- mieszanina eutektoidalna powstała na skutek rozpaduaustenitu.

Grafit- odmiana alotropowa węgla krystalizująca w układzie heksagonalnym.

STALE NIESTOPOWE: w zależności od zanieczyszczeń: stale zwykłej, wyższej i najwyższej jakości

Stale zwykłej jakości: zanieczyszczenia fosforem i siarką- około 0,05%. St…+0,3,4,5,6 lub 7

- stosowane w stanie surowym po przeróbce plastycznej na gorąco (posiadają strukturę ferrytyczno- prlityczną). Dodatkowe litery oznaczają:

B- wymagana praca łamania na próbce Charpy'ego w temp.20

C- wymagana praca łamania na próbce Charpy'ego w temp.0,

Cu- dodatek miedzi dla poprawy odporności na korozję atmosferyczną,

D- wymagana praca łamania na próbce Charpy'ego w temp.-20,

J- wymagana udarność na próbkach Mesangera w temp.+20,

M- wymagana udarność na próbkach Mesangera w temp.-20. na początku dodatkowo oznacza dodatkowo zawartość węgla, manganu, krzemu,

S- przydatność do konstrukcji spawanych,

V- ograniczoną zawartość węgla

W- ograniczona zawartość węgla, fosforu, siarki,

X- stal nieuspokojoną- odtlenioną tylko częściowo, bardzo miękka, czysta powierzchnia

Y- stal półuspokojoną- stal o pośrednim stopniu odtlenienia, stal uspokojona- tak odtleniona by podczas krzepnięcia nie występowało wydzielanie się gazów.

Stale wyższej jakości ogólnego przeznaczenia:

- P,S max. 0,040% oraz węższe zakresy domieszek,

- stosuje się je w stanie obrobionym cieplnie. Oznaczenie: liczby określają przybliżoną zawartość węgla w setnych częściach procentu + litery:

X- stal uspokojona, Y- stal półspokojna, G- stal o podwyższonej zawartości manganu, A- stal o wyższych wymaganiach składu chemicznego, Ż- stal przetapianą elektrożużlowo, U- stal z wymaganą udarnością w stanie znormalizowanym, UT- z wymaganą udarnością w stanie ulepszonym cieplnie.

We wszystkich stalach zawartość Mo nie powinna przekraczać 0,1%, a arsenu 0,08%.

STALE STOPOWE: ogólnego przeznaczenia:

- stale niskostopowe konstrukcyjne trudno rdzewiejące

- niskostopowe zrównoważone o podwyższonej wytrzymałości.

Potencjalną skłonność stali do korozji można określić na podstawie charakterystyki 4 grup stali obejmujących:

- technicznie czyste żelazo,

- stale zawierające małą ilość dodatków stopowych < 2,5% MIDS

- stale zwierające średnią ilość dodatków stopowych 2,5-10% SIDS

- zawierające dużą ilość dodatków stopowych >10% DIDS.

WPŁYW PIERWIASTÓW:

Cr- niezbędny składnik stali o zwiększonej, dużej i bardzo dużej odporności na korozję. Korzystny wpływ ujawnia się w obecności miedzi w ilości > 0,2%. W zależności od zawartości tych pierwiastków można poprawić właściwości stali o 60%.

W stalach o średniej ilości dodatków stopowych Cr= 2-9%, poprawia się odporność na działanie środowisk związanych z przeróbką ropy naftowej. W stalach DIDS i stalach o dużej odporności na korozję SONK Cr=12%, jest głównym składnikiem. Zwiększanie zawartości Cr poprawia odporność na działanie korozji wżerowej, na kruchość wodorową. W środowiskach redukujących stale o mniejszej zawartości Cr są odporniejsze.

Ni- dodany do stali węglowych pogarsza ich odporność na korozję. Dodany do stali zawierających nieznaczne ilości Cr, Cu, czyli do stali trudno rdzewiejących podnosi ich odporność na działanie wszelkiego typu atmosfery. W stalach mertenzytycznych typu 12%Cr, najmniej z tej grupy odpornych na korozję dodatek Ni nie wywiera większego wpływu, ale zwiększenie zawartości do 4,5% poprawia odporność na działanie atmosfery morskiej. Do stali zawierających 18%Cr o strukturze ferrytycznej dodanie Ni pogarsza ich odporność na działanie korozji naprężeniowej. Większe dodatki Ni do stali zawierających al. 25%Cr są korzystne, zwiększają, bowiem ich korozyjną odporność na środowiska zawierające jony chlorkowe.

Cu- dodanie do stali 0,5% Cu szybkość korozji gwałtownie spada zarówno w atmosferze wiejskiej jak i miejskiej. W stalach o średnim dodatku stopów nie stosuje się miedzi, w stalach austenitycznych z dużą ilością dodatków stopowych Cu w ilości do 4% zwiększa ich odporność na działanie al. kwasu siarkowego.

Mo- w stalach o małej i średniej zawartości dodatków stopowych Mo poprawia właściwości mechaniczne, ale wpływ na korozję zwłaszcza w środowiskach silnie agresywnych jest nieznaczny. Należy go łączyć z Cu (0,2-0,5%) i Cr. W stalach o dużej ilości dodatków stopowych Mo sprzyja pasywacji i poprawia odporność na korozję: równomierną, wżerową w środowiskach zawierających chlorki, szczelinową.

Mn- w stalach MIDS poprawia odporność na atmosferę morską. W stalach austenitycznych, odpornych na korozję (DIDS) Mn pogarsza odporność korozyjną.

Si- w stalach konstrukcyjnych Mn-Cu dodanie 1% Si wywiera korzystny wpływ, poprawia odporność korozyjną. W stalach DIDS dodatek Si sprzyja pasywacji i zwiększa żaroodporność.

P- we wszystkich stalach jest niepożądany. Wyjątek stanowią stale trudno rdzewiejące, w których zwiększa on ich odporność na działanie atmosfery wiejskiej i miejskiej. Wyraźny wpływ w obecności Cu.

S i As- zanieczyszczają wszystkie stale poza stalami automatowymi. W stalach odpornych na korozję stosunek Mn/S powinien być możliwie jak najmniejszy.

C i N- C jako podstawowy składnik nie wywiera żadnego wpływu dopóki nie wydzielają się węgliki- wtedy jego wpływ staje się niekorzystny. Dotyczy to głównie stali austenitycznych i ferrytycznych, w których powoduje wzrost korozji międzykrystalicznej.

Bor- dodany do stali trudno rdzewiejących zwiększa ich odporność na korozję, sprzyja pasywacji.

Ti, Niob- niob pogarsza odporność korozyjną stali węglowych, Ti nie wywiera na nią żadnego wpływu. W stalach odpornych na korozję po przekroczeniu pewnego stężenia oba pierwiastki szkodliwe,

Wanad- w stalach trudno rdzewiejących nieznacznie zmniejsza ich podatność na rdzewienie. W stalach odpornych na korozję, wanad w roztworze stałym sprzyja pasywacji.

Al- w niektórych stalach odpornych na korozję poprawia ich żaroodporność, natomiast wpływ na odporność korozyjną jest ujemny, pogarsza właściwości stali węglowej, posiadając niski potencjał powoduje silną korozję elekrochemiczną

Co,Pb,Ta,Sn,W,Zr- nie wywierają żadnego wpływu na odporność korozji wżerowej,

Ag, Re- sprzyjają pasywacji

Se, Te- tworząc połączenia metaliczne sprzyjają korozji wżerowej stali odpornych na korozję.

Inne czynniki:- struktura jednofazowa jest odporniejsza niż wielofazowa, wyjątek stanowi stal austenityczno- ferrytyczna, im gładsza jest powierzchnia stali tym jej odporność na korozję jest większa, wzrost temperatury prawie zawsze wpływa na wzrost szybkości korozji.

Stale MIDS:

1. Stale charakteryzujące się określonymi właściwościami mechanicznymi, muszą być zabezpieczone przed korozją.

2. Stale trudno rdzewiejące- stale węglowe o 0,1-0,15% C, o małej zwartości dodatków stopowych:

-zawsze dodatek Cr w ilości0,5-0,9 lub 1-1,2%, miedzi w ilości 0,25-0,5%, prawie zawsze dodatek P w ilości 0,06-0,1%, niekiedy Ni 0,3-0,6, Mo do 0,1. Malejący wpływ pierwiastków na działanie: atmosfery wiejskiej: P,Cu,Cr,Ni, przemysłowej: P,Cu,Mo,Cr,Si, atmosfery nadmorskiej: Cr,Ni,P,Al.,Ni,Cu,Mo, wody morskiej: Cr, Mo, Al., P, Cu, Si.

Stale SIDS

Zwiększoną odporność wykazują stale zawierające od 2,25 do 10% Cr, oraz Mo<1,5%. Wszystkie inne stale tej grupy niezawierające Cr, są nieodporne na działanie korozji. Zaliczamy stale: H3M, H5M, H9M charakteryzują się wystarczającą odpornością w określonych warunkach. Stosuje się je do budowy urządzeń w rafineriach ropy naftowej, rurociągi, reformery.

Stale DIDS

W razie potrzeby wymagają stosowania zabezpieczeń antykorozyjnych, dzięki znacznej zawartości Cr są przystosowane do pracy zróżnicowanych warunkach korozyjnych. Tworzą dwie rodziny: stale odporne na korozję i żaroodporne.

Stale SONK

Stale odporne na korozję. Podstawowym składnikiem jest Cr o zawartości, co najmniej 12%. Sprzyja on pasywacji. Ni o zawartości >8%- polepsza odporność korozyjną w kwasach. Można je podzielić: ze względu na skład: na stale chromowe i chromo- niklowe i ze względu na strukturę: ferrytyczne, martenzytyczne, austenityczne, austenityczno- ferrytyczne.

Stale ferrytyczne: wykazują największą odporność na korozję i jednocześnie największą ciągliwość w stanie wyżarzonym. Są stalami magnetycznymi o strukturze całkowicie ferrytycznej w całym zakresie temperatur. Konsekwencją baraku przemiany ferrytu w austenit jest: żadnym zabiegiem obróbki cieplnej nie można zmienić właściwości mechanicznych stali, towarzyszący podgrzewaniu nadmierny wzrost ziarn ferrytu powoduje gwałtowne malenie udarności i ciągliwości stali. Wady stali ferrytycznej: kruchość. Zalety: większa przewodność cieplna niż stali austenitycznych, mniejszy współczynnik rozszerzalności cieplnej, dobre własności wytrzymałościowe, dobra spawalność, bardzo dobra zgrzewalność, dobra odporność na działanie kwasu azotowego. Stosuje się w: przemyśle chemicznym: wymienniki ciepła, reaktory, rurociągi, wyparki; celulozowo- papierniczym; rafineryjno- petrochemicznym.

Stale martenzytyczne: najważniejsza cecha- zdolność do hartowania się. Po zahartowaniu stale te przyjmują strukturę martenzytyczną. Są odporniejsze na korozje niż zwykłe stale węglowe, mają dobre właściwości mechaniczne, średnia spawalność- może być poprawiona przez zabiegi cieplne, są magnetyczne, są stalami niedeficytowymi. Wykorzystuje się je głównie jako stale narzędziowe, w przemysle naftowym do budowy urządzeń krakingowych.

Stale ustenityczno- ferrytyczne:

Zalety: wytrzymałość lepsza niż stali austenitycznej, odporność na działanie korozji międzykrystalicznej i naprężeniowej jest w wielu przypadkach zastosowań zupełnie wystarczająca.

Stale austenityczne:

Po prawidłowej obróbce cieplnej, wykazują:

- strukturę czysto austenityczną

- strukturę złożona z ziarn austenitu z równomiernie rozmieszczonymi w ich osnowie węglikami tytanu.

Zalety: w całym zakresie temperatur nie zachodzą w nich przemiany alotropowe, więc nie można zmienić ich własności mechanicznych; są niemagnetyczne; są spawalne; dają się łatwo odkształcać na zimno i na gorąco; mają dobrą udarność przy temperaturach podzerowych, są odporne na korozję. Wady: niska granica plastyczności; mała przewodność cieplna; duży współczynnik rozszerzalności cieplnej; brak odporności na korozję naprężeniową.

Stale oszczędnościowe: np.00H18AN10, umożliwiają duże oszczędności masy budowanego urządzenia; każda stal odporna na korozję może być oszczędnościowa w momencie użytkowania; najbardziej oszczędnościowy jest ten gatunek stali, która nie zmniejsza ani nie zwiększa degradacji urządzenia; każda stal zawierająca mniejszą ilość dodatków stopowych przy nieznacznie gorszych właściwościach jest stalą oszczędnościową.

Stale do pracy w wyższych temperaturach:

Jest to grupa stali stopowych przeznaczonych do budowy kotłów parowych i wodnych, turbin. Muszą wylazywac odporność na pełzanie, zmęczenie mechaniczne i cieplne, podatność na obróbke plastyczną, dobrą spawalność i skrawalność.

Stale żaroodporne i żarowytrzymałe:

Żaroodpornością metali nazywa się ich odporność na korozyjne działanie gazów utleniających w wysokich temperaturach. Natomiast zdolność tworzyw do przenoszenia obciążeń w warunkach wysokich temperatur określane jest mianem żarowytrzymałości. Żaroodporność stali zapewnia głównie tworzenie na jej powierzchni zwartej, szczelnej i dobrze przylegającej do podłoża warstwy zgorzeliny, chroniącej metal przed dalszym utlenieniem.

STALIWO:

Odlewniczy stop żelaza z węglem (ok2%) oraz z innymi pierwiastkami. Staliwo zawiera zawsze Mn i Si oraz P i S jako zanieczyszczenia, a także niewielkie ilości gazów: tlenu, azotu, wodoru. Klasyfikacja staliwa:

1. staliwo węglowe konstrukcyjne:

- zwykłej jakości; wyższej jakości,

2. Staliwo stopowe:

- konstrukcyjne; konstrukcyjne do pracy w wyższych temperaturach; konstrukcyjne do pracy w niskich temperaturach; odporne na korozję; żaroodporne i żarowytrzymałe; odporne na ścieranie; narzędziowe

Staliwo węglowe: zaw. w%: Mn<1, Si<0,6, Cr<0,3, Ni<0,3, Mo<0,1, Ti<0,1, V<0,1, W<0,3, Cu<0,3, inne<0,1. Oznaczenie L (staliwo), trzycyfrowa liczba określająca wytrzymałość na rozciąganie w MPa i cyfry rzymskiej I (zwykła jakość) lub II (wyższa jakość).

Składnikami strukturalnymi są ferryt i perlit.

Staliwo stopowe: L+ dwu lub trzycyfrowa liczba określająca zawartość węgla w setnych procenta oraz liter określających pierwiastki stopowe: G- mangan, H- chrom, N- nikiel, nikiel- molibden, S- krzem, F- wanad, T- tytan. Staliwa stopowe po odlaniu mają strukturę gruboziarnistą, co powoduje obniżenie właściwości mechanicznych.

ŻELIWO:

Odlewniczy stop żelaza zawierający od2,5 do 3,5% C, który może występować w postaci grafitu- żeliwo szare lub w węglikach- żeliwo białe. Ze względu na strukturę rozróżnia się: żeliwa szare; żeliwa sferoidalne; białe; ciągliwe. Składniki takie jak Si, Ni, Al. Sprzyjają wydzielaniu grafitu, a przez to wydzielaniu żeliwa szarego. Inne jak Mn, S, sprzyjają wydzielaniu cementytu, więc żeliwa białego.

Si występuje najczęściej w ilości 0,3-3%. Sprzyja wydzielaniu się grafitu i powstawaniu żeliwa szarego. Budowa żeliwa nie zależy tylko od zawartości węgla i krzemu, ale również od grubości ścianek odlewu. Przy cienkich ściankach na skutek szybkiego chłodzenia otrzymuje się żeliwo białe, gdy ścianki odlewu są nieco grubsze i powolniejsze chłodzenie- żeliwo pstre, a przy jeszcze grubszych ściankach odlewu i powolnym chłodzeniu- żeliwo szare.

Mn występuje w żeliwie zwykle w ilości 0,3-0,2%, a w żeliwie utwardzonym również w większej ilości. Działa on w kierunku przeciwnym niż krzem to znaczy wpływa na wydzielanie węgla w postaci cementytu. Znajdujący się w żeliwie ciekłym działa odsiarczjąco. Przy większych zawartościach Mn szczególnie w obecności innych pierwiastków stopowych wpływa na tworzenie żeliwa o budowie martenzytycznej, a przy jeszcze większych austenitycznej.

Fosfor występuje w żeliwie w ilości 0,1-0,6%. Aby zwiększyć rzadkopłyność dla łatwiejszego uzyskania odlewów cienkościennych lub w celu otrzymania odlewów żeliwnych o zwiększonej odporności na ścieranie stosuje się żeliwa o zwiększonej zawartości fosforu 0,6-1,8%. Większa zawartość P wpływa na kruchość żeliwa.

Siarka- w ilości od 1,2% nie jest jeszcze szkodliwa, większe ilości zwiększają kruchość żeliwa i skłonność do wydzielania się pęcherzy gazowych i tworzenia jam skurczowych. W przeciwieństwie do P zwiększa gęstopłynność żeliwa, co powoduje zwiększenie ilości braków w żeliwie.

Al- działa odtleniająco, sprzyja wydzielaniu grafitu w procesie grafityzacji.

---