Гетерогенность структуры

Таким образом, электрохимическая гетерогенность поверхности корродирующего металла приводит к дифференциации последней на анодные (с более отрицательным электродным потенциалом Va) и катодные (с более положительным электродным потенциалом Ук) участки. Степень гетерогенности этой поверхности характеризуется разностью электродных потенциалов анодных и катодных участков, т. е. VK — Va (см. рис. 129).

Согласно теории электрохимической коррозии гетерогенность поверхности металла обусловлена пространственно разделенными катодными и анодными участками микроэлементов, вызванных лрисут --станем в металле примесей, структурных составляющих сплавов, деформированными или напряженными участками металла, окисной пленкой и ее дефектами и т.п. Участки поверхности металла, имеющие более отрицательный потенциал, являются анодами микроэлемента, более положительный потенциал - катодами.

Химическая гетерогенность поверхности сплава оказывает влияние также на скорость процесса восстановления окислителя из раствора, сопряженного е процессом окисления (растворения) сплава. Поэтому на отдельных участках сплава скорость катодного процесса при одном и том же потенциале, строго говоря, будет различной. В случае физической неоднородности поверхности (выход на поверхность кристаллитов с разной ориентацией граней) скорость восстановления окислителя (например, Н3О*-иона) может быть близка по величине. В присутствии ингибитора различие также может стать существенным из-за разной адсорбционной способности кристаллографических граней [25].

Изменение рабочей площади недеформированных образцов не влияет на величину емкости, отнесенную к единице поверхности. Разница в значениях полной дифференциальной емкости образцов до деформации соответствует разнице в площадях рабочей поверхности (рис. 67). Однако с увеличением степени деформации различие в емкости исчезает (кривые сближаются), что указывает на электрохимическую гетерогенность поверхности.

Электрохимическая гетерогенность поверхности определяет также величину измеряемого потенциала и его изменение Дер под влиянием деформации. Однако если полная дифференциальная емкость с увеличением степени деформации становится независящей от размера рабочей поверхности, то потенциал, а точнее, его сдвиг Аф, существенно зависят от этой величины (кривые 3 и 4, рис. 66). Это связано с тем, что локализация активированных анодных процессов с ростом деформации увеличивает действующую площадь катодов (или менее эффективных анодов), что ведет к уменьшению сдвига стационарного потенциала.

Измерения методом «изоляции составляющих» (рис. 81) подтвердили отмеченную микроэлектрохимическую гетерогенность поверхности после токарной обработки. Характерно, что последующим шлифованием микроэлектрохимическая гетерогенность полностью не устраняется, т. е. наблюдается технологическая наследственность электрохимических свойств, обусловленная проникновением наклепа в глубину металла. ср/асль/0«

гетерогенность поверхности. Действительно, для каждого режима резания наблюдалась хорошая корреляция между электродным потенциалом и микротвердостью в зоне наклепа (статистическая обработка показала высокое значение коэффициента корреляции).

Конструкция ячейки с капилляром Луггина позволяет выделить на образце фиксированный участок нужного размера и исследовать механохимические свойства локальных участков металла, например электрохимическую гетерогенность поверхности сварного шва при различных механических нагрузках.

йодной дифференциальной емкости образцов до деформаций соответствует разнице в площадях рабочей поверхности (см. рис. 72). Однако с увеличением степени деформации различие в емкости исчезает (кривые сближаются), что указывает на электрохимическую гетерогенность поверхности.

Электрохимическая гетерогенность поверхности определяет также величину измеряемого потенциала и его изменение Дер под влиянием деформации. Однако если полная дифференциальная емкость с увеличением степени деформации становится независящей от размера рабочей поверхности, то потенциал, а точнее, его сдвиг Аф, существенно зависит от этой величины (см. рис. 72, кривые 3 и 4). Это связано с тем, что локализация активированных анодных процессов с ростом деформации увеличивает действующую площадь катодов (или менее эффективных анодов), что ведет к уменьшению сдвига стационарного потенциала.

Измерения методом «изоляции составляющих» (рис. 84) показали существенную микроэлектрохимическую гетерогенность поверхности после токарной обработки. Характерно, что последующим шлифованием микроэлектрохимическая гетерогенность полностью не устранялась, т. е. наблюдалась технологическая наследственность электрохимических свойств, обусловленная проникновением наклепа в глубине металла.

При выборе вида сварки, сварочных материалов и режимов сварки высокохромистых сталей, особенно жаропрочных, необходимо учитывать, что даже небольшие отклонения в химическом составе металла швов (по ряду элементов в пределах десятых долей процента) могут приводить к значительному изменению их служебных свойств. Причиной этому, как правило, является гетерогенность структуры металла (например, наличие зерен структурно-свободного феррита в сорбитной основе отпущенного мартенсита).

2. Микроэлектрохимическая гетерогенность структуры деформированной стали................... 179

Рис. 63. Микроэлектрохимическая гетерогенность структуры армко-желеэа (электроннолучевого переплава):

Рис. 64. Микроэлектрохимическая -гетерогенность структуры армко-железа (электроннолучевого переплава). Обозначения те же, что и на рис. 63. Перемещение электрода перпендикулярно оси образца

Рис. 65. Микроэлектрохимическая гетерогенность структуры армко-железа (обычной выплавки)

2. МИКРОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ СТРУКТУРЫ ДЕФОРМИРОВАННОЙ СТАЛИ

Рис.. 70. Микроэлектрохимическая гетерогенность структуры Армко-железа: а, б — электроннолучевой переплав; в — обычная выплавка; Дф — потенциал микроэлектрода относительно условного нуля отсчета; х — расстояние вдоль направления перемещения микроэлектрода вдоль оси .образца; вертикальные линии на оси абсцисс — границы зерен, заштрихованные участки — видимое потемнение зерен в поле микроскопа; пунктирные линии — микроэлектрохимическая гетерогенность в пределах одного зерна. На поз. б — перемещение электрода перпендикулярно оси образца

ГЕТЕРОГЕННОСТЬ СТРУКТУРЫ

2. Микроэлектрохимическая гетерогенность структуры де-

Характер поражения поверхности металла точечной коррозией зависит от степени легирования и режимов термической обработки, в частности, от температуры отпуска закаленной стали. Нами показано, что сталь 20X13 наиболее с.ильно из всех исследуемых сталей поражается точечной коррозией из-за повышенного содержания углерода (0,22 %). Выделяющийся углерод при отпуске стали расходуется на образование карбидов, которые в результате собирательной диффузии хрома из близлежащих зон повышают гетерогенность структуры стали и тем самым увеличивают склонность ее к коррозионному поражению. Повышение степени легирования, особенно введение в сталь молибдена, несколько снижает ее склонность к точечной коррозии. Легирование стали 13Х12Н2МВФБА сильно карбидообразующими элементами, например ниобием, уменьшает восприимчивость к коррозионному поражению, так как образование карбидов ниобия способствует удержанию хрома в твердом растворе.

Эксперименты [156, 170] выявили важную роль реакций в коденсированной фазе. Германе [72] предложил и детально разработал статистическую модель, позволяющую определить зависимость скорости горения от давления. В модели учитываются гетерогенность структуры поверхности СТТ и тепловыделение на поверхности или под ней. Основными допущениями, которые легли в основу теории, являются определяющая реакция на поверхности раздела ПХА — связующее и плоское одиночное пламя в подготовленной газовой смеси. Модель позволяет прогнозировать 1) связь между скоростью горения и давлением, согласующуюся с экспериментальными данными, 2) температуру поверхности, которая также согласуется с результатами экспериментов, и 3) приемлемое значение тепловыделения в конденсированной фазе.