ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Железо и сталь из "Коррозия металлов Книга 2" Скорость окисления железа и стали при повышенных температурах — скорость окалинообразования — зависит от многих факторов, из которых наиболее изучены влияние состава металла и окружающей среды, температуры и времени выдержки при этой температуре, влияние чистоты и шероховатости поверхности, а также влияние соприкосновения с другими материалами. Довольно подробно установлено, в какой степени образовавшаяся в специальных условиях окалина препятствует дальнейшему взаимодействию металла с окружающей средой. [c.5] При изучении скорости гетерогенной реакции очень трудно, а часто и просто невозможно точно контролировать влияние всех переменных величин. Поэтому не существует безукоризненного способа определения абсолютной скорости образования окалины. Все наблюдения должны рассматриваться лишь как относительные. Кроме того, такие наблюдения трудно обобщить, ибо каждая сталь или сплав ведут себя более или менее индивидуально, образуя свой характерный тип окалины, состав и защитные свойства которой специфичны для данного сплава, атмосферы, температуры и времени пребывания при этой температуре. Даже незначительное изменение в составе сплава или окружающей среде — например, появление серы или водяного пара—может значительно повлиять на характер окалины, а следовательно, и на процесс ее образования. Кроме того, легирующие элементы в сплаве могут значительно различаться своей реакционной способностью. Поэтому может оказаться, что количество более активного элемента (например, хрома в случаях окисления кислородом) в пленке будет значительно меньше, чем в самом металле. [c.5] Все эти особенности процесса указывают на то, что нельзя предсказать даже относительной стойкости против окисления при высоких температурах для длительной работы изделия, располагая данными кратковременных (например, недельных) испытаний. Нельзя применять данные, полученные в одной атмосфере, к другой атмосфере и экстраполировать данные для определенной температуры на другие температурные области. [c.6] Чистота поверхности является фактором, значением которого часто пренебрегают. Присутствие на поверхности жира нередко служит причиной образования на воздухе пористой окалины. Эта окалина более проницаема, чем окалина, образующаяся на чистой поверхности, в результате чего скорость коррозии повышается, особенно в начальной стадии процесса. Точно так же присутствие на поверхности металла кварцевых песчинок может привести к местному образованию кремнекислой соли железа, которая настолько плотно пристает к металлу, что ее трудно удалить. [c.6] Влияние соприкосновения с другими материалами подобно влиянию чистоты поверхности. Давно известно, что скорость коррозии металла в водной среде может быть значительно изменена контактом с другим металлом (гальваническая коррозия). Иногда высказывается мнение, что такой контакт может влиять и на процесс коррозии при высоких температурах, хотя и по другим причинам. Это влияние пока еще недостаточно полно исследовано. Но по современным представлениям такой контакт приводит либо к местному образованию легкоплавких соединений железа (например, кремнекислой соли), либо к диффузии более активного элемента, например, хрома или кремния, из одного металла в другой. [c.6] Влияние шероховатости поверхности хорошо иллюстрируется [1] данными о скорости окисления на воздухе при 595 различно обработанных стальных поверхностей (полированные, шлифованные, протравленные, фрезерованные и фрезерованные с последующим погружением в раствор соли двухромовой кислоты). Из всех этих поверхностей полированная не только давала наиболее воспроизводимые результаты, но и окислялась медленнее. Наибольшая скорость окисления наблюдалась на фрезерованных образцах. Протравленные образцы вели себя так же, как и фрезерованные, обработанные раствором соли двухромовой кислоты. Но все же влияние шероховатости поверхности сказывалось всего сильнее вначале, а затем уменьшалось, по мере того, как исходная поверхность окислялась. [c.6] Присутствие в сплаве легирующих элементов (одного или более) может сильно изменить эти соотношения, особенно. [c.7] Тангенс угла наклона равен у. На рис. 1 прямые проведены под этим углом и хорошо ложатся относительно точек, полученных экспериментально. [c.8] С повышением температуры скорость окисления увеличивается. Для кислорода это выражено более резко, чем для воздуха. Эта разница может быть связана с тем фактом, что температура, от которой зависит скорость окисления, — это истинная температура на границе металла с окалиной. Она может быть выше температуры окружающей среды, благодаря тепловой изоляции окалины и выделяющейся теплоте окисления. [c.10] Если образовавшаяся окалина сплошна и однородна в данном интервале температур, как это наблюдается для железа или углеродистой стали, то логарифм привеса на единицу поверхности в единицу времени обратно пропорционален абсолютной температуре (рис. 4). Но это соотношение не всегда наблюдается для многих специальных сталей, у которых характер окалины изменяется с температурой. Кроме того, колебания температуры часто вызывают растрескивание окалины. [c.10] Присутствие водяного пара или двуокиси углерода повышает скорость окисления железа на воздухе или в кислороде, повидимому, вследствие образования более проницаемой окалины. Это становится более заметным с повышением температуры. [c.10] Окисление воздухом, содержащим ЗОг, СО2 и водяной пар, — см. табл. 5 яа стр. 676 и рис. 4 на стр. 677. [c.10] Окисление чистым кислородом — см. табл. 3 на стр. 675. [c.10] Окисление в атмосфере СО2 — см. табл. 4 на стр. 676. [c.10] Окисление в атмосфере 50г—см. табл. 6 на стр. 678. [c.10] Окисление в атмосфере —см. табл. 9 на стр. 681 и рис. 6 на стр. 680. [c.10] Присутствие легирующих элементов в стали может значительно понизить скорость образования окалины. Наиболее действенные в этом отношении элементы — хром, алюминий и кремний. Если эти металлы присутствуют в сплаве в значительных концентрациях, то они быстро окисляются, образуя трудно проницаемую окалину, которая задерживает дальнейшее окисление металла, лежащего под ней. С другой стороны, сера в сплаве при большом содержании, так же, как и пары ее, повышает скорость коррозии, так как образует эвтектику (РеО + Ре5), коррозионно нестойкую. Влияние содержания углерода пока не установлено, но в некоторых случаях оно оказалось незначительным. Раскисленная (спокойная) сталь окисляется медленнее, чем кипящая. Повидимому, это связано с присутствием избытка раскислителей, например, алюминия или кремния. [c.11] Хотя скорость коррозии железа и стали в других газах (кроме воздуха и кислорода) не была подробно исследована, однако установлено, что двуокись углерода, водяной пар и сернистый ангидрид активно участвуют в образовании окалины. Количественные данные не все согласуются между собой, но признано, что при той или иной температуре скорость окисления в СО2 меньше, чем на воздухе, в то время как в водяном паре она значительно выше, повидимому, вследствие образующейся при этом более проницаемой окалины. Скорость окисления во влажном воздухе обычно выше, чем в сухом. [c.11] Если такие меры невыгодны или неосуществимы, то стойкость металла можно повысить введением в него хрома, алюминия,, кремния или других добавок, образующих защитные пленки. [c.12] Железо и мягкая сталь корродируют во многих расплавленных солях, особенно, если они не нейтральны или являются сильными окислителями. Скорость коррозии быстро растет с температурой и в большинстве случаев становится большой при температуре выше 800°. [c.12] Вернуться к основной статье