Восстановление пластичности

Химическая коррозия протекает, как правило, в непроводящих электрический ток средах. Процесс окисления металла и восстановление окислителя среды протекает в одном акте. Характерным примером химической коррозии является коррозия в газах при высоких температурах. Электрохимический механизм коррозии наблюдается в проводящих электрический ток средах. Процессы окисления металла и восстановления окислительного компонента среды могут быть пространственно разделены. Скорость коррозии в этом случае зависит от электродного потенциала корродирующего металла. Для неметаллических материалов закономерности коррозионных разрушений и их химическое сопротивление воздействию окружающей среды также определяется природой и структурой материала, а также свойствами коррозионной среды.

Зависимость скорости анодного растворения от потенциала для большинства металлов имеет характерную форму, которая представлена на рис. 4. При протекании электрохимических процессов происходит перенос электрических зарядов через границу металл—коррозионная среда. В связи с этим скорости окисления металла или восстановление окислителя удобно представлять в единицах силы тока. Отмеченные на рис. 4 точки характеризуют следующие величины: ?р — равновесный потенциал металла, ?'к — потенциал коррозии (стационарный потенциал), ?п — потенциал пассивации, Епп — потенциал полной пассивации, ?нт — потенциал питтингообразования, ?цер — потенциал перепассивации, ?р — сила тока обмена в равновесии М"+ + пе = М, 1„ — плотность тока коррозии, ?Кр — плотность критического тока пассивации.

Следует отметить, что на первом участке катодной поляризационной кривой (рис. 5, например, кривая 3, участок а) восстановление окислителя подчиняется законам электрохимической кинетики и описывается

Если коэффициент активации »1, окислитель действует как деполяризатор и не оказывает прямого влияния на скорость анодной реакции процесса. Если же коэффициент <1, восстановление окислителя в процессе коррозии сопровождается накоплением ионов ОН- в двойном электрическом слое в силу несбалансированности электронов в сопряженных реакциях. Этот случай наиболее важен для коррозионных процессов.

При химическом типе коррозии окисление металла и восстановление окислителя протекают в одном акте. Скорость химической коррозии определяется основными закономерностями кинетики химических гетерогенных реакций. В ряде случаев установлена возможность протекания коррозии по электрохимическому механизму с участием химических реакций.

Электрохимическая коррозия представляет собой самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие взаимодействия с электролитически проводящей коррозионной средой. При этом ионизация атомов металла (анодный процесс) и восстановление окислителя (катодный процесс) протекают не в одном акте и их скорости зависят от величины электродного потенциала.

Из исходных веществ В и Ок получается тот же продукт ВтОкп, что и при химической реакции горения, однако в ТЭ возникает электрический ток, т.е. химическая энергия превращается в электрическую. Для осуществления процессов суммарной реакции (9.11), необходимо отделить окислитель от восстановителя, обеспечить направленное движение ионов и электронов. Эти функции выполняет ТЭ: на одном из электродов ТЭ — аноде происходит электрохимическое окисление топлива (рис. 9.43), на втором — катоде электрохимическое восстановление окислителя.

Иной механизм имеет очень распространенная коррозия металлов в электролитических средах. В этом случае атом металла и частица окислителя непосредственно не контактируют и процесс включает две реакции: анодное растворение металла и катодное восстановление окислителя. По типу коррозионной среды выделяют коррозию в природных средах: атмосферную, морскую, подземную, биокоррозию.

Предложенное описание коррозионных процессов справедливо лишь в том случае, если поверхность металла равнодоступна как для анодной, так и для катодной реакций. Для металла с идеально однородной поверхностью (например, для жидкого металла) выполнение такого условия не подлежит сомнению. Для обычных твердых (даже очень чистых) металлов из-за неизбежной неоднородности их поверхности выполнение указанного условия неочевидно. Это явилось причиной появления на первых этапах развития учения об электрохимической коррозии металлов представлений, получивших название теории микроэлементов. Теория предполагала, что катодное восстановление окислителя (например, выделение водорода) может происходить только на некоторых участках поверхности корродирующего металла, а растворение металла возможно на других участках, так что существует пространственное разделение катодной и анодной реакций, позволяющее рассматривать коррозионный процесс как функционирование большого числа «короткозамкнутых гальванических элементов».

- ся активатором коррозии. Рост его концентрации приводит к облегчению катодной реакции и ускорению коррозионного процесса в целом. Однако, когда m>n, т. е. когда количество анодно-акти&ных частиц превышает число электронов, участвующих в катодном акте, восстановление окислителя сопровождается накоплением ОН-ионов в приэлектродном слое. Это приводит к изменению величины (и даже знака) ^'-потенциала и торможению как катодной, так и анодной реакций. Окислители подобного типа — эффективные ингиби-

Кинетику анодного процесса пассивирующихся коррозионных систем можно представить зависимостью стационарной скорости окисления от потенциала г'ст = /(ф). На поверхности металлов в растворах электролитов одновременно протекают две электродные реакции: анодное растворение металла и катодное восстановление окислителя [12]

Восстановление пластичности при высоких температурах связано с повышением растворимости примеси в твердой меди.

Цель рекристаллизации—снятие внутренних напряжений, восстановление пластичности и вязкости, получение равноосных, недеформированных зёрен и улучшение обрабатываемости при последующих операциях деформации в холодном состоянии.

Рекристаллизационный отжиг применяется для деформированной в холодном состоянии (наклепанной, нагарто-ванной) стали (холодноштампованные изделия, холоднокатанные лист и лента, холоднотянутые прутки и проволока), которая благодаря наклепу становится прочной и твердой при понижении ее пластичности (табл. 4); целью этого отжига является восстановление исходных свойств стали — понижение твердости, восстановление пластичности и вязкости при некотором понижении прочности (табл. 5), получение равноосных недеформированных зерен, снятие внутренних напряжений и улучшение деформируемости при последующей холодной обработке — волочении, штамповке, прокатке.

Наклепанная сталь имеет вытянутые в направлении деформации зерна и обладает высокой прочностью, твердостью и хрупкостью при пониженной пластичности (табл. 73), что не позволяет вести дальнейшую холодную штамповку, холодную прокатку, волочение. Рекристаллизационный отжиг производят для восстановления исходной структуры и свойств стали; он обеспечивает получение равноосных недеформированных зерен, уменьшение твердости, снятие наклепа и внутренних напряжений, восстановление пластичности и вязкости для улучшения обрабатываемости при последующем холодном деформировании (табл. 73).

Ширина температурного интервала хрупкости зависит прежде всего от природы сплава. Если последний имеет диаграмму состояния эвтектического типа, то она определяется температурным интервалом завершающей стадии кристаллизации, характеризующейся образованием жесткого кристаллического каркаса. Для этих сплавов достаточно быстро после достижения температуры реального солидуса происходит восстановление пластичности и деформация реализуется уже не за счет проскальзывания по границам, а за счет сдвигового механизма.

При нагреве пластичность металла увеличивается, а сопротивление деформированию уменьшается. Это объясняется тем, что в процессе пластической деформации наряду с упрочнением (наклепом) наблюдается разупрочнение, т. е. восстановление пластичности. В зависимости от соотношения скоростей этих двух процессов различают холодную, неполную горячую и горячую деформацию (рис. 15.4).

На рис. 26 показано влияние длительности отпуска при повышенных температурах на восстановление пластичности 27%-ной

Нагрев деформированных полуфабрикатов или деталей выше температуры рекристаллизации называют ре-кристаллизационным отжигом; в процессе выдержки происходит главным образом рекристаллизация. Скорость охлаждения при этой разновидности отжига не имеет решающего значения; обычно охлаждение по окончании выдержки проводят на воздухе. Цель отжига — понижение прочности и восстановление пластичности деформированного металла, получение определенной кристаллографической текстуры, создающей анизотропию свойств; и заданного размера зерна.

Упрочнение, полученное в результате низкотемпературного облучения, сохраняется при последующем нагреве .до температуры ниже температуры рекристаллизации. В молибдене упрочнение после облучения ((р = 8 • 1024м~2 при 20 °С) сохраняется до 300 °С, но пластичность при этом мала. Восстановление пластичности начинается только при нагреве выше 300 °С. Полностью структура и свойства восстанавливаются лишь в процессе отжига при 1000 °С.

Деформация решетки металла, как уже говорилось, усиливает наводороживание и значительно затрудняет дегазацию стали. Исследование [198] свойств горячекатаной и холоднодеформированной стали с обжатием 25 и 45% показали, что снижение содержания водорода и восстановление пластичности при процессе старения происходит