Коррозия металлов. Полиморфные превращения в металлах

Полиморфные превращения в металлах

Полиморфизм-способность некоторых кристаллических веществ в зависимости от условий (температура, давление и др.) образовывать несколько различных по кристаллической структуре и другим физ.свойствам модификаций без изменения состава вещества (например кальцит-арагонит, графит-алмаз). Арагонит-минерал, полиморфная разновидность углекислого кальция; распространен гораздо реже, чем кальцит; обычно отлагается из горячих источников; из арагонита состоит большая часть жемчуга и перламутровый слой раковин моллюсков.

Так и многие металлы в зависимости от температуры мо­гут существовать в разных кристаллических формах или, как их еще называют, в разных модификациях, В резуль­тате полиморфного превращения атомы кристаллическо­го тела, имеющие решетку одного типа, перестраивают­ся таким образом, что образуется кристаллическая решетка другого типа. Полиморфную модификацию, ус­тойчивую при более низкой температуре, для большин­ства металлов принято обозначать буквой a, при более высокой b, затем g и т. д.

Переход чистого металла из одной полиморфной мо­дификации в другую протекает при постоянной темпера­туре (критической точке) и сопровождается выделением тепла, если превращение идет при охлаждении, и погло­щением тепла в случае нагрева.

В результате полиморфного превращения образуют­ся новые кристаллические зерна, имеющие другой раз­мер и форму. Поэтому такое превращение называют перекристаллизацией.

Полиморфные превращения происходят в чистых металлах, в сплавах, в химических соединениях.

Полиморфное превращение сопровождается скачко­образным изменением всех свойств металлов и сплавов: удельного объема, теплоемкости, теплопроводности, электропроводности, магнитных свойств, механических и химических свойств и т. д.

Металлические материалы, приходя в соприкоснове­ние с окружающей их средой, подвергаются с той или иной скоростью разрушению. Металлы вступают в хи­мические реакции с веществами, находящимися в окру­жающей среде, и окисляются. Это является причиной разрушения.

Самопроизвольное разрушение металлических мате­риалов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды, называется коррозией.

К основным видам коррозии относятся:

—коррозия в газах (газовая коррозия);

—коррозия в растворах электролитов (электрохими­ческая коррозия).

Коррозия в газах происходит при повышенных темпе­ратурах, когда конденсация влаги на поверхности метал­ла невозможна. Газовой коррозии подвергаются: арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания и т. п. Газовую коррозию претерпевает металл, подвергаемый термической обработке.

В результате газовой коррозии на поверхности металла образуются оксиды, сульфиды и другие соединения.

К электрохимической коррозии относятся все случаи коррозии в водных растворах и коррозия металла, нахо­дящегося во влажной атмосфере. В результате электро­химической коррозии окисление металла может при­водить к образованию нерастворимых продуктов (например, ржавчины) и к переходу металла в раствор.

Скорость коррозии зависит от природы металла и окислителя, от концентрации окислителя, а также от содержания различных примесей в металле и в корро­зионной среде — в атмосфере и в растворе.

Для защиты от коррозии применяются разнообраз­ные методы, важнейшими из которых являются:

—применение химически стойких сплавов;

—защита поверхности металла покрытиями;

—обработка коррозионной среды;

—электрохимические методы.

Для изготовления аппаратуры, подвергающейся дей­ствию коррозионных газов, применяют жаростойкие сплавы: жаростойкие стали и чугуны, сплавы на основе никеля или кобальта. Из химически стойких сплавов наиболее широко используют нержавеющие и кислото­упорные стали.

Покрытия, применяемые для защиты металлов, под­разделяются на:

— металлические, в качестве которых применяют
металлы, образующие на своей поверхности за­щитные пленки (хром, никель, цинк, алюминий и др.);

—неметаллические покрытия лаками, красками,
эмалями, фенолоформальдегидными и другими
смолами;

—покрытия, создаваемые химической или электрохи­мической обработкой металла, представляющие со­бой защитные оксидные или солевые пленки (ок­сидирование алюминия, фосфатирование стали),

Метод обработки внешней среды состоит в удалении из раствора, в котором эксплуатируется защищаемая деталь, растворенного кислорода или в добавлении к этому ра­створу веществ, замедляющих коррозию, — ингибиторов. Применяется, когда объем жидкости ограничен.

Электрохимические методы применяются в средах, хорошо проводящих электрический ток.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные свойства металлов.

2. Что называется кристаллизацией расплавов?

3. Назовите основные виды коррозии металлов.

Гл.2 СПЛАВЫ

Общие сведения о сплавах

Основную долю разнообразных металлических мате­риалов, используемых в технике, составляют сплавы. Чистые металлы в технике не применяют, потому что они характеризуются низким пределом прочности. Пу­тем сплавления или спекания нескольких металлов или металлов с неметаллическими элементами получают сплавы, которые обладают высокой прочностью, плас­тичностью, хорошо обрабатываются резанием, сварива­ются и т. д. При этом улучшаются эксплуатационные и технологические свойства металлического материала.

Сплавом называется однородная система, состоящая из двух и более химических элементов. Вещества, обра­зующие систему, называют компонентами.

Компонентами сплава могут быть металлы (железо, медь, алюминий, никель и т. д.) и неметаллические эле­менты (углерод). Компонентом могут быть и химиче­ские соединения. Количество компонентов, составляю­щих систему (сплав), может быть различным. Чистый металл — это однокомпонентная система; сплав двух металлов — двухкомпонентная, и т. д.

Выбор базового компонента сплава определяется тех­ническим заданием на его свойства. В зависимости от базового компонента все сплавы делятся на:

— черные, основу которых составляет железо (стали,
чугуны);

— цветные, основу которых составляет любой ме­талл, кроме железа (алюминиевые, медные, нике­левые, титановые и др.).

Выбор других компонентов сплава производится на основе оценки взаимодействия с базовым компонентом и между собой. Их взаимодействие учитывается и в жид­ком, и в твердом состояниях, так как сплавление про­водится при температурах, превышающих температуру плавления базового компонента, а затем сплав, охлаж­даясь, кристаллизуется и остывает до температуры ок­ружающей среды.

Дата добавления: 2014-01-07