Межкристаллитная коррозия и выпадение зерен

Согласно современным теоретическим воззрениям возникновение межкристаллитной коррозии в сталях объясняется выделением из твердого раствора хромистых карбидов, располагающихся по границам зерен. В высокохромистых и хромоникелевых нержавеющих сталях п.ри их нагреве в температурном интервале 500—850° происходит выпадение из твердого раствора железохромовых карбидов (Сгре ) С. В результате выделения карбида поверхность зерна на определенной сравнительно небольшой глубине оказывается обедненной хромом это приводит к возникновению разных электродных потенциалов между зерном и его границей и способствует межкристаллитному разрушению. Экспериментально установлено, что на каждую весовую часть углерода в карбиде приходится 11—12 частей хрома и, следовательно, уменьшение содержания углерода в твердом растворе на 0,1% за счет выпадения карбидов способствует обеднению сплава хромом примерно на 1%. Обеднение твердого раствора хромом происходит неравномерно и преимущественно по границам зерен. Таким образом, граница зерна состоит из обедненного хромом твердого раствора и карбидов. При воздействии определенной коррозионной среды, содержащей кислород (вода, раствор HNO, и др.), зерно благодаря высокому содержанию хрома и железохромовые карбиды пассивируются, т. е. покрываются пленкой окислов и приобретают положительный потенциал, в то время как граница зерна обедненная хромом, плохо пассивирует, так как имеет более отрицательный потенциал. [c.73]

Итак, стабилизированные стали должны содержать достаточное по отношению к углероду количество карбидобразующего элемента (достаточная стабилизация), который должен связать углерод в специальные карбиды и этим сделать невозможным выпадение карбидов хрома. В этом случае стали ведут себя приблизительно так, как если бы они почти совсем не содержали углерода. Напомним (см. 4.1), что стабилизация стали 1Х18Н9 титаном и ниобием в соответствии с эмпирическими формулами, приведенными выше (табл. 18), в большинстве случаев полностью подавляет склонность к межкристаллитной коррозии того типа, который проявляется у нестабилизированных сталей после сварки (см., например, рис. 31). Изделия, изготовленные с применением сварки из правильно стабилизированных сталей [226, 244], оказываются и без последующего отжига стойкими к межкристаллитной коррозии в зонах, подвергшихся термическому влиянию. Однако, нри более длительных выдержках в условиях критических температур и стабилизированные таким образом стали становятся также в различной мере склонными к межкристаллитной коррозии в зависимости от степени стабилизации. Действительно, ранее было установлено, что растворяющий отжиг при температуре 1150° С уже может оказать влияние на стойкость стали с более низким содержанием титана и ниобия. При этой температуре еще не может произойти значительный рост зерна, поэтому увеличение количества карбидов хрома, выделяющихся но границам зерен в зоне термического влияния сварного соединения, нельзя в этом случае объяснить только уменьшением всей поверхности границ за счет роста зерна. Точно так же гипотеза о значительной поверхностной активности углерода по отношению к хромоникелевому аусте-ниту, основанная на современных представлениях о роли поверхностных слоев кристаллов твердого раствора при термообработке поликристаллических веществ и очень хорошо описывающая распределение углерода в аустените, не объясняет процесс освобождения связанного в специальном карбиде углерода во время растворяющего отжига при высоких температурах. Чтобы в поверхностных слоях аустенитных зерен могла повыситься концентрация углерода, прежде всего должна произойти диссоциация присутствующих в структуре карбидов титана, ниобия или тантала, а для этого углерод и карбидобразующий элемент должны перейти в твердый раствор. Реально ли это с термохимической точки зрения, можно вывести [c.128]

Межкристаллитной коррозии могут подвергаться некоторые типы нержавеющей стали, имеющие высокое содержание углерода (0,05-3,15 % С). Она может иметь место, если нержавеющая сталь подвергалась термообработке, так что на границах зерен выпали карбиды хрома, а затем материал оказался подвержен воздействию кислого раствора или морской воды. Механизм реакции показан на рис. 105. Выпадение карбидов хрома имеет место только при определеных условиях для аустенитной стали преимущественно при 550-850 С. В этом случае говорят, что сталь сенсибилизирована. В результате выпадения карбида тонкий слой вблизи границы зерна настолько обедняется хромом, что сталь теряет свой нержавеющий характер. Сенсибилизация может оказаться результатом не только термообработки, но и сварки (см. 8.2) (рис. 106). При воздействии коррозивной среды зоны, обедненные хромом, совместно с остальной [c.115]

Схема всего процесса внутренней адсорбции, с которой связано появление склонности к межкристаллитной коррозии, может быть представлена следующим образом. После выдержки сплава при высокой температуре, когда межкристаллитные границы обогащаются какой-либо примесью, следует относительно быстрое охлаждение, препятствующее обратной диффузии примесей из области границ в зерна. Благодаря этому по границам зерен создается значительно большее пересыщение твердого раствора, чем в самом зерне. Из пересыщенного раствора при высоких или низких температурах выделяются вторичные фазы. Гетерогенность структуры может быть вызвана также выдержкой сплава при немного повышенной температуре, когда уже возможна диффузия и рост зародышей новой фазы в переходной зоне, пересыщенной одним из элементов, входящих в состав этой фазы. Образование такой структуры является причиной не только межкристаллитной коррозии, но и склонности к хрупкому межкристаллитному излому [44], так как оба эти явления связаны с выпадением карбидов по границам зерен. Так же как на границе зерен, внутренняя адсорбция может происходить и в местах структурных негомогенностей внутри зерен, например на плоскостях двойникования. В том, что указанные структурные негомогенности оказывают влияние на коррозионную стойкость, можно убедиться по фигурам травления таких структур или наблюдая явления, происходящие при коррозионном растрескивании [248]. Внутренняя адсорбция, связанная с составом сплава и его термообработкой, имеет для изучения коррозии очень важное значение и может оказывать решающее влияние на склонность не только к межкристаллитной, но и к другим видам коррозии. [c.45]

Металлографический анализ, а в некоторых случаях и испытание на загиб подтверждают неблагоприятное влияние крупного зерна на склонность стали к межкристаллитной коррозии. Исключением является сталь с очень мелким зерном, когда и в стандартном растворе наблюдается необычное уменьшение веса в результате выпадения поверхностных зерен и вследствие этого значительная скорость коррозии. [c.91]

При испытаниях всеми упомянутыми методами, за исключением испытаний в некоторых растворах азотной кислоты, нержавеющие стали, как это следует из результатов измерений, находятся в области потенциалов, отвечающих пассивному состоянию зерен (табл. 26), При этом как обедненные границы (которые могут быть активными или пассивными), так и сами зерна поляризованы в соответствии с редокс-потенциалом раствора. Этот потенциал и определяет способность раствора выявить склонность к межкристаллитной коррозии, обусловленной выпадением карбидов или а-фазы. Однако тип коррозионного повреждения зависит также от анодных поляризационных характеристик поверхности зерен и границ. [c.196]

Главная причина межкристаллитной коррозии — выпадение карбидов хрома или нитридов на границах зерен аустенита. Коррозия в этом случае протекает между зернами аустенита, приводя к нарушению связи между кристаллитами и локальному проникновению в глубь металла, В сталях, содержащих 0,03—0,12% С, нри нагреве в интервале температур 450—480°С происходит интенсивное выделение карбидов хрома, например СггзСв, и обеднение границ зерен хромом. [c.33]

Одним из первых и наиболее распространенных в настоящее время растворов для испытания на склонность нержавеющих сталей к межкристаллитной коррозии является раствор серной кислоты и медного купороса, в котором кипятят образцы. Отличительной чертой этого раствора является то, что растворению в нем подвергаются преимущественно границы между зернами, в то время как тело зерен сохраняет относительную пассивность. Это связано с тем [1], что кристаллы твердого раствора Ре—Сг—N1 являются катодами по отношению к границам между ними. Деполяризация идет за счет выделения меди и водорода. Практика и специальные исследования [114, 115] показали, что в данном растворе наиболее четко и надежно выявляется межкристаллитная коррозия хромонике-левых сталей аустенитного класса. Однако испытания в этом растворе имеют и свои недостатки, а именно раствор выявляет межкристаллитную коррозию, связанную с выпадением карбидной фазы, и не выявляет ее в том случае, когда она является следствием выделения сигма-фазы. [c.97]

Специфика межкристаллитной коррозии заключается в разрушении, распространяющемся по границам зерен. В зависимости от условий коррозия распространяется на глубину нескольких (или многих) слоев зерен (межкристаллитная коррозия). При этом возможен отрыв зерен от общей массы (выпадение зерен). Выпадение зерен наблюдается у аустенитных хромоникелевых и хромомарганцевоникелевых сталей. Зерна легированных сталей выпадают в условиях, вызывающих пассивирование, или в средах, содержащих хлориды даже в малых концентрациях выпадение зерен часто [c.25]

Литой чистый свинец обладает более грубозернистой структурой, чем свинец с присадками. Высокая скорость рекристаллизации, по сравнению с другими металлами, может привести к заметному росту зерна даже при комнатной температуре. Введение различных присадок для получения мелкозерпистой сктруктуры производится в первую очередь с целью устранения хрупкости. Главная опасность межкристаллитной коррозии при крупнозернистой структуре или при дендритах заключается в возможности выпадения отдельных кристаллов из структуры [23]. Свинцовые сплавы с более высоким содержанием сурьмы корродируют вдоль богатых сурьмой границ зерен [24]. [c.315]

Недостаток зачйстки и шлифовки (помимо трудоемкости, если работу ведут вручную), как известно, — сильная деформация поверхностной зоны металла зернами абразива, которая тем сильнее, чем грубее зерно. В результате создается слой с искаженной структурой, имеющий глубину до 10—50 мк (иногда до 100—200 мк). Одним из примеров влияния такого слоя на поведение электрода может служить значительный рост ингибирующего действия добавок пропаргилового спирта к НС1 на коррозию железа, с укрупнением зерна абразива, используемого для зачистки [149]. Возможно, что этот эффект связан с установленным в последние годы [122, 150] увеличением адсорбционной способности металла после холодной деформации. Отмечалось также увеличение стойкости нержавеющей стали типа 18-8 против межкристаллитной коррозии в кипящей 70%-ной НМОз в результате холодной деформации поверхностного слоя металла при фрезеровании это может быть связано с более равномерным распределением по металлу зон, обедненных хромом, и с выпадением карбидов по плоскостям скольжения [151]. [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология