Растворение поверхности

Растворение легирующих элементов в Fea происходит в результате замещения атомов железа атомами этих элементов. Атомы легирующих элементов, отличаясь от атомов железа размерами и строением, создают в решетке напряжения, которые вызывают изменение ее периода. Как показано на рис. 83,в, все элементы, растворяющие в феррите, изменяют параметры решетки феррита в тем большей степени, чем больше различаются атомные размеры железа и легирующего элемента. Элементы с атомным радиусом, меньшим, чем у железа, уменьшают параметры решетки, а с большим — увеличивают3 (никель является исключением).

Чем грубее структура отливок (напр., детали, отлитые в песчаные формы), тем большая требуется выдержка при нагреве под закалку, чтобы обеспечить макс, растворение легирующих элементов в твердом алюминии. Отливки в металлич. формы (напр., кокильное литье) обычно имеют мелкозернистую структуру. Это обеспечивает более быстрое растворение упрочняющих фаз при темп-ре нагрева под закалку. Поэтому для отливок с мелкозернистой структурой требуется в неск. раз меньшее время нагрева под закалку.

Ранее было высказано предположение, а в работе [45 ] установлено, что пленка имеет высокую концентрацию точечных дефектов (вакансий). Действительно, известно [12 J, что избирательное растворение легирующих компонентов медного сплава в кристаллической решетке твердых растворов и химических соединений вызывает избыточную концентрацию вакансий. Кроме того, вакансии возникают при деформировании пленки и при выходе дислокаций на поверхность. При толщине порядка 1 мкм пленка имеет пористость, которая еще более снижает ее толщину, делая ее соизмеримой с полями напряжений дислокаций. ПАВ, находящееся в порах пленки, понижает прочность стенок пор. Высокая подвижность дислокаций в пленке таким образом обеспечивается сочетанием способствующих этому факторов: высокой избыточной концентрацией вакансий, адсорбционным эффектом Ребиндера и малой толщиной стенок пор пленки. Вместе с тем увеличение площади фактического контакта до значения, близкого к номинальному, с одной стороны, и снижение трения примерно на порядок до значений жидкостного, с другой, дает основание полагать, что трение идет не между твердыми поверхностями, а между дискретными частицами со слабым взаимодействием между ними. Затруднение в исследовании этого состояния пленки состоит в том, что оно существует в процессе трения в условиях всестороннего сжатия и нагрева при трибохимическом воздействии и при прекращении трения исчезает,

Вновь образованные активные участки поверхности, свободные от окислов и адсорбированных пленок, выходя из зоны непосредственного контактирования, попадают под слой смазки. При этом сильно активизируются процессы взаимодействия активных областей со смазкой, так как механические напряжения этих участков, имеющие знакопеременный и пульсирующий характер, и электрохимическое действие среды направлены на одни и те же участки поверхностей. Образующиеся в таких условиях на поверхностях трения локальные микрогальванические пары создают ток. При работе этих пар в раствор переходят ионы металла практически только от более активного компонента данной гальванической пары, т. е. наблюдается анодное растворение легирующих химически более активных, чем медь, элементов медного сплава; на поверхности образуется слой, обогащенный медью, что наблюдается на опыте.

Растворение легирующих элементов в феррите приводит к упрочнению стали без термической обработки. При этом твердость и временное сопротивление возрастают, а ударная вязкость обычно снижается. Только хром в количестве до 1 % и никель повышают ударную вязкость феррита. Никель оказывает наиболее эффективное действие: одновременно с упрочнением феррита он резко повышает его ударную вязкость при комнатных и особенно при минусовых температурах.

Отмечено образование "кольцевой структуры" карбида титана, причинами которого могут быть: 1) коалесценция мелких зерен TiC вокруг зерен аустенита стали; 2) диффузионное растворение легирующих элементов стали в карбиде титана. Увеличение толщины оболочек вокруг зерен карбида титана способствует повышению ударной вязкости карбидосталей.

Ввиду явной значимости размерного несоответствия для стабильности сплавов при высоких температурах необходимо рассмотреть наилучшие способы управления этим несоответствием в аустенитных сплавах [3]. Самый лучший способ -раздельное растворение легирующих элементов в >- и V'-фазах, т.е. разделение их между фазами. Титан и ниобий входят в у '-фазу и увеличивают параметр ее решетки. Хром, молибден и железо в основном входят в у-фазу, расширяя ее решетку (для Сг этот эффект будет небольшим). Тантал должен вести себя подобно ниобию, а вольфрам - подобно молибдену. Кобальт занимает место преимущественно в у-фазе и лишь слабо влияет на параметры ее решетки. Чтобы приблизиться к нулевому размерному несоответствию, влияние элементов, направляющихся в у '-фазу, должно уравновешиваться влиянием элементов, растворяющихся преимущественно в у-фазе.

Растворение легирующих элементов в феррите приводит к упрочнению стали без термической обработки. При этом твердость и предел прочности возрастают, а ударная вязкость обычно снижается. Только хром в количестве до 1 % и никель повышают ударную вязкость феррита. Никель оказывает наиболее эффективное действие: одновременно с упрочнением феррита он резко повышает его ударную вязкость при комнатных и особенно -при минусовых температурах.

Растворение легирующих элементов в Fea происходит в результате замещения атомов железа атомами этих элементов. Атомы легирующих элементов, отличаясь от атомов железа размерами и строением, создают в решетке напряжения, которые вызывают изменение ее периода. Как показано на рис. 83,в, все элементы, растворяющие в феррите, изменяют параметры решетки феррита в тем большей степени, чем больше различаются атомные размеры железа и легирующего элемента. Элементы с атомным радиусом, меньшим, 'чем у железа, уменьшают параметры решетки, а с большим — увеличивают3 (никель является исключением).

Растворение легирующих элементов в железе может происходить по типу замещения и внедрения

Чем грубее структура отливок (напр., детали, отлитые в песчаные формы), тем большая требуется выдержка при нагреве под закалку, чтобы обеспечить макс, растворение легирующих элементов в твердом алюминии. Отливки в металлич. формы (напр., кокильное литье) обычно имеют мелкозернистую структуру. Это обеспечивает более быстрое растворение упрочняющих фаз при темп-ре нагрева под закалку. Поэтому для отливок с мелкозернистой структурой требуется в неск. раз меньшее время нагрева под закалку.

ТРАВЕРТИН (итал. travertino, от лат.-Tibur - Тибур, г. в др. Италии, ныне Тиволи), известковый туф,-лёгкая пористая горная порода, натёчные скопления кальцита, отлагаемые углекислыми источниками. Прочность на сжатие ок. 5,3 МПа. Декоративный и строит, камень, сырьё для обжига на известь. ТРАВЛЕНИЕ - хим. или электрохим. растворение поверхности тв. материалов в технол. целях (в отличие от коррозии]. Различают Т. технологическое (удаление окалины, изготовление интегр. схем и печатных плат, углубление пробельных участков типограф, клише, доведение металлич. заготовок до требуемых размеров и формы - т.н. размерное Т., и т.д.) и структурное (выявление особенностей макро- и микроструктуры кри-стаплич. материалов, диагностика рудных минералов, выявление дефектов в кристаллах и т.д.). ТРАВМОБЕЗОПАСНОСТЬ изделий -показатель пригодности изделий (производств, и бытового назначения, средств транспорта, связи и др.) для использования их без риска получения травм и увечий. Т. обеспечивается надёжностью изделий, изоляцией подвижных частей механизма и расположением органов управления в удалении от таких частей, продуманностью формы, применением материалов, исключающих опасность транспортирования и эксплуатации изделий. Специфич. требования предъявляются к Т. изделий, использование к-рых связано с электрич. энергией и химически активными в-вами. ТРАЕКТОРИЯ (от ср.-век. лат. trajecto-rius - относящийся к перемещению) - непрерывная линия, к-рую описывает материальная точка при своём движении. Если Т.- прямая ли-

1. Формирование сервовитной пленки в паре бронза—сталь при смазывании глицерином. Глицерин - это модельная жидкость, которая лучше других реализует режим избирательного переноса в паре трения бронза-сталь. В процессе трения происходит растворение поверхности бронзы. Глицерин в условиях трения действует как слабая кислота. Атомы легирующих элементов бронзы (олово, цинк, железо, алюминий) уходят в смазочный материал, обогащая поверхность атомами меди. После этого деформация поверхности, обогащенной медью, при трении вызывает диффузионный приток новых атомов легирующих элементов к поверхности, которые затем уходят в смазочный материал. В результате слой бронзы, деформируемый при трении, освобождается от легирующих элементов и становится в основном медным. В нем появляется большое количество вакансий, часть из них нигилирует, образуя поры, которые заполняются молекулами глицерина.

Так как по границе зерен проходит ток и концентрация электролита вблизи зерен одинакова, на границе зерен устанавливается определенный потенциал. Это ускоряет растворение поверхности с менее благородным потенциалом. Таким

Таким образом, хемомехани-ческий эффект в данном случае проявляется в два этапа: химическое растворение поверхности вызывает поток двойникующих дислокаций и рост двойников, а следующее затем механохими-ческое растворение двойников вызывает, поток полных дислокаций, ранее заторможенных на двойниковых границах. По аналогичной методике было также проведено прямое наблюдение хемо-механического эффекта на металлических монокристаллах. В качестве объекта исследований был выбран монокристалл армко-железа, отожженного в вакууме при 1100° С в течение 4 ч.

Поскольку в случае металла коррозионный ток связан с перенапряжением и соответствующим электрическим током, данный эффект, проявляющийся при отсутствии «градиента давления» (Дт = 0), можно интерпретировать как своего рода «электроосмос дислокаций», вызванный градиентом электрического потенциала. Смысл этого процесса достаточно ясен: растворение поверхности (коррозионный ток) способствует разрядке дислокаций в местах их скопления у поверхностного барьера и облегчает их движение из глубины к поверхности металла.

Использование растворителя с малой величиной Е означает понижение общей агрессивности раствора [см. уравнение (237)], хотя избирательность его действия возрастает. Наоборот, «агрессивный» растворитель с высоким в не оказывает избирательного действия, а вызывает общее равномерное растворение поверхности с высокой скоростью (для е = 80 имеем всего ЯА/ЯВ =2 при AL = 2 эВ).

Таким образом, хемомеханический эффект в данном случае проявляется '\ в два этапа: химическое растворение поверхности вызывает поток двойникую- ] щих дислокаций и рост двойников, а следующее затем механохимическое раство- / рение двойников вызывает поток полных дислокаций.

Поскольку в случае металла коррозионный ток связан с перенапряжением и соответствующим электрическим током, данный эффект, проявляющийся при отсутствии «градиента давления» (Дт = 0), можно интерпретировать как своего рода «электроосмос дислокаций», вызванный градиентом электрического потенциала. Смысл этого процесса достаточно ясен: растворение поверхности (коррозионный ток) способствует возникновению дислокаций и облегчает их движение из глубины к поверхности металла.

Использование растворителя с малой величиной е означает понижение общей агрессивности раствора [см. уравнение (250)], хотя избирательность его действия возрастает. Наоборот, «агрессивный» растворитель с высоким е не оказывает избирательного действия, а вызывает общее равномерное растворение поверхности с высокой скоростью (для е = 80 имеем всего RA/RB — 2 при AL = 2 эВ).

Критический интервал времени между образованием ювенильной поверхности титанового сплава и монослоя оксидной пленки в водном растворе NaCI длится по различным литературным данным от 10 до 40 мс. В этот период на свободной от пленки поверхности происходит адсорбция ионов среды, растворение поверхности и проникновение в металл водорода. Поэтому представляло интерес определить изменение общего электродного потенциала сплавов в процессе контролируемого развития коррозионной усталостной трещины. Установлено, что изменение электродного потенциала характеризуется резким сдвигом в отрицательную сторо-

Подавляющее большинство новых разновидностей электрохимической обработки металлов использует анодный процесс — растворение поверхности анода в процессе электролиза.