Гетерогенную структуру

НО И ВЛИЯНИе гетерОГенНОСТИ ПОВерХНОСТИ но7оМэлемЛентаГв-3кор-

Причины возникновения электрохимической гетерогенности поверхности металл—электролит (типы коррозионных гальванических элементов) по И. Д. Томашову

Причины возникновения электрохимической гетерогенности поверхности металла приведены в табл. 2. Наличие примесей и загрязнений в металлах, а также других неоднородностеи обычно приводит к возникновению на границе металл — раствор многочисленных микроскопических коррозионных элементов, называемых микроэлементами. Э. д. с. таких элементов, даже небольшая, при хорошей электропроводности среды может привести к весьма значительной коррозии.

Помимо гетерогенности поверхности металла, условием воз-пикповепия точечной коррозии является также присутствие в агрессивной среде кислорода или другого окислителя, который обеспечил бы стабильность пассивного состояния катодной площади и наличие активатора, который не давал возможности пассивироваться анодной зоне (точечному поражению). Последнее условие обеспечивается ионами хлора, брома и др. Поэтому точечная коррозия хромистых и хромопикелевых сталей часто наблюдается в растворах хлоридов в морской воде и в грунтах. На точечную коррозию хромопикелевых сталей весьма существенно влияет рН раствора. Наиболее глубокую точечную коррозию вызывают нейтральные растворы, у которых рН близок к 7; щелочные растворы менее активны; слабокислые растворы вызывают

Присутствие в стали неметаллических включений, отличающихся по физико-химическим свойствам от металлической матрицы, приводит к появлению коррозионных микроэлементов и усилению электрохимической гетерогенности поверхности стального изделия.

Анализ микроэлектрохимической гетерогенности поверхности стали после различной механической обработки позволил определить режимы обработки, оптимальные с точки зрения повышения „коррозионной стойкости и упрочнения стали [134].

Присутствие в стали неметаллических включений, отличающихся по физико-химическим свойствам от металлической матрицы, приводит к появлению коррозионных микроэлементов и усилению электрохимической гетерогенности поверхности стального изделия.

Анализ микроэлектрохимической гетерогенности поверхности стали после различной механической обработки позволил определить режимы обработки, оптимальные с точки зрения повышения коррозионной стойкости и упрочнения стали [151].

Современная теория электрохимической коррозии металлов основывается на том, что не только чистый металл, но и металл с заведомо гетерогенной поверхностью корродирует в электролите как единый электрод согласно закономерностям электрохимической кинетики. На его поверхности одновременно и независимо друг от друга протекают анодная и катодная реакции, в совокупности составляющие процесс коррозии. В то же время роль электрохимической гетерогенности процесса электрохимической коррозии велика, хотя в ряде случаев повышение гетерогенности приводит не к увеличению скорости коррозии, а, наоборот, к ее снижению. Качественно и количественно роль гетерогенности проявляется в кинетических характеристиках анодной и катодной реакций. При коррозии технических сплавов, для которых характерен высокий уровень электрохимической гетерогенности поверхности, возможно неравномерное распределение скорости анодного процесса на поверхности сплава, обусловливающее преимущественное растворение отдельных фаз, что приводит к локализации коррозии [25, 27].

В технических материалах (стапи, сплавы), вследствие явно выраженной электрохимической гетерогенности поверхности, в некоторых случаях возможно местное разделение анодного и катодного процессов, что существенно ускоряет коррозию металлов. Такое ускорение обусловлено тем, что на одних участках энергетически более выгодны процессы окисления металла, на других .— процессы восстановления. Однако во всех случаях поверхность металла в электролите эквипотенциальна, так как электропроводность электролита высока и все участки металла заполяризованы практически до одного общего „компромиссного" потенциала. Электрохимическая гетерогенность поверхности фиксируется только путем микроэлектрохи-

(до помещения всего металла в электролит) фиксируемые разности электродных потенциалов отдельных участков поверхности металла обусловят при контакте с электролитом дифференциацию поверхности на анодные и катодные участки. Уровень естественной условной, т. е. не фиксируемой в процессе коррозии, электрохимической гетерогенности поверхности можно определить как разность наибольших (по абсолютной величине) и наименьших значений локальных потенциалов на некотором участке поверхности. Этот важный параметр корродирующей поверхности назовем общим (фоновым) уровнем условной электрохимической гетерогенности поверхности металла и обозначим Д у>.

Так, при кристаллизации многих сплавов (РЬ—Sb, Си — Bi, Zn — Sn, РЬ — Sn, Pb — Bi, Ni — Cr, Fe •— C, Al — Си и др.) образуются структуры, состоящие из нескольких фаз. Фазы, образующие эту гетерогенную структуру, обнаруживаются микроанализом (см. рис. 52). Рентгенограмма такого сплава показывает наличие кристаллических решеток соответствующего числу фаз, образующих его структуру.

Сплав, соответствующий точке с, затвердевает при постоянной температуре /э. При этой температуре кривые свободной энергии жидкого раствора Ж и твердых растворов а и (i имеют общую касательную (рис. 59, г) и эти фазы могут находиться в равновесии. При температуре несколько ниже 1Э жидкий сплав оказывается насыщенным по отношению к обеим фазам (а и р твердым растворам), так как точка с как бы принадлежит сразудвум ветвям ликвидуса (рис. 59, а). Поэтому при температуре t3 одновременно с жидким раствором сосуществуют предельно насыщенные кристаллы твердых растворов а и Р, образующих гетерогенную структуру. Сплавы, в которых происходит одновременная кристаллизация аи р-фаз при постоянной и самой низкой для данной системы сплавов температуре, называют эвтектическими. Структуру, состоящую из определенного сочетания двух (или более) твердых фаз, одновременно кристаллизовавшихся из жидкого сплава, называют эвтектикой 1. Сплавы, располагающиеся влево от эвтектического состава (см. рис. 59, а, точка с) и имеющие концентрацию в интервале dc, называют доэв/пектическими, а справа в интервале концентраций се — заэвтектическими. Изотерма dee соответствует температуре сосуществования трех фаз: жидкого сплава и кристаллов двух твердых а + р-растворов (эвтектики) в до- и заэвтектических сплавах

Влияние наклепа и последующего отжига на электрическое сопротивление сплавов, имеющих гетерогенную структуру, определяется не только возникновением или устранением искажений пространственной решетки, но и изменением взаимного расположения структурных составляющих. Например, наклеп стали с содержанием 0,1 и 0,3 % С сначала уменьшает электрическое сопротивление, а затем его увеличивает. Падение сопротивления определяется возрастающей ориентированностью пластинчатого перлита, а повышение — наклепом феррита. Оно тем больше, чем больше феррита, и исчезает при высоком содержании углерода.

Влияние наклепа и последующего отжига на электрическое сопротивление сплавов, имеющих гетерогенную структуру, определяется не только возникновением или устранением искажений пространственной решетки, но и изменением взаимного расположения структурных составляющих. Например, наклеп стали с содержанием 0,1 и 0,3 % С сначала уменьшает электрическое сопротивление, а затем его увеличивает. Падение сопротивления определяется возрастающей ориентированностью пластинчатого перлита, а повышение - наклепом феррита. Оно тем больше, чем больше феррита, и исчезает при высоком содержании углерода.

1) сохраняющие исходную гетерогенную структуру в процессе длительной термической обработки. Например, покрытия в системах MoSi2(SiC) — борокремнеземный . расплав (рис. 2,

Покрытия 1М и БМ имеют гетерогенную структуру, в которой частицы борида хрома сцементированы металлической связкой.

в виде проволок, нитей, фолы, покрытий, прослоек, которые в свою очередь могут входить в состав сложных макро- и микронеоднородных материалов, образуя гетерогенную структуру большинства сплавов или матриц и упрочнителей в композиционных материалах.

Разумное объяснение, лежащее в основании создания композитов, заключается в объединении нескольких твердых тел в гетерогенную структуру с тем, чтобы их физические свойства могли дополнять друг друга, причем физические свойства составляющих фаз могут различаться очень сильно. Типичным примером являются высокомодульные, упругие, хрупкие волокна в качестве упрочняющего материала, в то время как связующая матрица эластична и вязкоупруга. В этом случае идеализированный анализ редко ведет к реалистическому компромиссу для всех составляющих фаз.

В методе алюминирования путем погружения в ванну с расплавленным алюминием при 675—800°С дополнительно применяется диффузионный отжиг при 1050—1100°С. Полученные этим методом покрытия представляют собой твердый раствор алюминия в железе с внешним слоем из чистого алюминия. Диффузионно-отожженные или алитированные методом напыления слои имеют гетерогенную структуру (фаза железо-алюминиевого сплава и зоны различных по составу твердых

Время нагрева под закалку для литых деталей во много раз больше, чем для деформируемых полуфабрикатов. Это объясняется тем, что литой металл имеет более грубую и гетерогенную структуру.

Подтверждением эффективности правила положительного градиента является научное открытие эффекта избирательного переноса тел, сделанное Д. Н. Гаркуновым и И. В. Крагель-ским. Изучая механизм взаимодействия твердого тела со смазками, авторам открытия удалось получить условия, при которых из такой системы, какую представляет собой, например, бронза, вследствие избирательного растворения активной смазкой удаляются анодно-легирующие элементы (цинк, олово, железо и др.). Таким образом, сплав, имеющий неоднородную, многофазную гетерогенную структуру или однородный твердый раствор, обогащается медью. В этом случае в кристаллической решетке меди образуются вакансии, причем, если количество этих вакансий превышает 10%, кристаллическая ре-