Коррозионностойкие сплавы цветных металлов

 

Различают две группы коррозионностойких цветных металлов:

- непассивирующиеся металлы с высоким электродным потенциалом (Аu, Pt, Ag, Сu и сплавы на их основе);

- пассивирующиеся металлы, образующие на поверхности плотные защитные пленки оксидов (Ti, A1, Сr).

Золото, платина, серебро коррозионностойки практически в любых средах, кроме некоторых концентрированных кислот. Медь сохраняет коррозионную стойкость во влажной атмосфере, морской воде и многих органических кислотах. Для подавления склонности латуней к коррозионному растрескиванию во влажной атмосфере проводят отжиг для снятия внутренних напряжений.

Пассивирующиеся металлы характеризуются высокой коррозионной стойкостью в сухой и влажной воздушных средах, в органических и неорганических кислотах.

Титан по сопротивлению коррозии уступает только золоту и платине. Высокая коррозионная стойкость титана объясняется образованием на поверхности стойкой пассивирующей пленки оксида TiO₂. Он сохраняет коррозионную стойкость даже при нагреве во влажной атмосфере. Титановые сплавы обладают высокой стойкостью против кавитационной коррозии в морской воде.

Алюминий и алюминиевые сплавы образуют на поверхности защитную оксидную пленку А1₂О₃, что обеспечивает их коррозионную стойкость во влажной атмосфере и в кислотной среде. Пленка устойчива в нейтральных средах, но легко растворяется в щелочах. Поэтому в щелочных средах алюминий и его сплавы легко разрушаются. В морской воде алюминиевые сплавы подвержены коррозионному растрескиванию.

Такие легирующие элементы, как медь и железо, имеющие более высокий электродный потенциал, ухудшают коррозионную стойкость алюминиевых сплавов. Дуралюмины, легированные медью, по коррозионной стойкости существенно уступают чистому алюминию. Легирование электроотрицательными элементами кремнием и магнием не ухудшает пассивность, а марганец оказывает даже положительное влияние за счет образования соединения (MnFe)А1₆, что позволяет удалить железо из твердого раствора и устранить его отрицательное воздействие на коррозионную стойкость. Благодаря этому сплавы типа АМц сопротивляются коррозия даже лучше, чем технический алюминий.

Для защиты алюминиевых сплавов от коррозии применяют плакирование чистым алюминием и используют методы, основанные на искусственном утолщении защитной оксидной пленки путем анодной обработки и химического оксидирования.

 

Жаростойкие стали

Жаростойкие стали сопротивляются газовой коррозии при высоких температурах длительное время. Для этой цели сталь легируют хромом, алюминием, кремнием, которые образуют на поверхности изделия плотные окислы Cr₂O₃, Al₂O₃. Все нержавеющие стали и некоторые жаропрочные являются жаростойкими.

 

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные коррозионностойкие и жаростойкие материалы, применяемые в сельскохозяйственном машиностроении.

2. Что такое пассивность материала?

3. Какие легирующие элементы повышают коррозионную стойкость сталей?

4. Как влияет увеличение содержания в стали хрома на повышение ее коррозионной стойкости?

5. Назовите основные марки коррозионностойких сталей.

6. Какой термической обработке подвергаются хромистые и хромоникелевые коррозионностойкие стали?

7. Назовите непассивирующиеся цветные коррозионностойкие металлы и сплавы.

8. Назовите пассивирующиеся цветные коррозионностойкие металлы и сплавы.

9. Какими методами защищают алюминиевые сплавы от коррозии?

10. Что такое плакирование?

11. Какие стали и сплавы называют жаростойкими?

12. Какие легирующие элементы добавляют в стали и сплавы для повышения их коррозионной устойчивости?

Таблица 4.

Состав коррозионностойких сталей, %

Сталь	C	Mn	Cr	Ni	Ti (Nb)	Mo	Другие
08Х13	< 0,08	0,60…0,80	12…14	−	−	−	−
12Х13	0,09…0,15	0,60…0,80	12…14	−	−	−	−
20Х13	0,16…0,25	0,60…0,80	12…14	−	−	−	−
30Х13	0,26…0,35	0,60…0,80	12…14	−	−	−	−
40Х13	0,36…0,45	0,60…0,80	12…14	−	−	−	−
12Х17	≤ 0,12	0,60…0,80	16…18	−	−	−	−
08Х17Т	≤ 0,08	0,60…0,80	16…18	−	< 0,90	−	−
15Х25Т	≤ 0,15	0,60…0,80	24…27	−	< 0,90	−	−
15Х28Т	≤ 0,15	0,60…0,80	27…30	−	< 0,90	−	−
12Х18Н8	0,12	1,00…2,00	17…19	8…10	−	−	−
17Х18Н9	0,13…0,21	1,00…2,00	17…19	8…10	−	−	−
12Х18Н9Т	0,12	1,00…2,00	17…19	8…9,5	< 0,8	−	−
04Х18Н10	0,04	1,00…2,00	17…19	9…11	−	−	−
08Х18Н10	0,08	1,00…2,00	17…19	9…11	−	−	−
12Х18Н10Т	0,12	1,00…2,00	17…19	9…11	< 0,8	−	−
10Х14Г14НТ	0,10	13…15	13…15	2,8…4,5	< 0,6	−	−
12Х17Г9АН4	0,12	8…10,5	16…18	3,5…4,5	−	−	0,15…0,25 N
15Х17АГ14	0,15	13,5…15,5	16…18	0,6	−	−	0,25…0,37 N
08Х15Н8Ю	0,08	0,8	14…16	8,0…10,0	−	−	0,7…1,3 Al
09Х17Н7Ю	0,8	16…17,5	7,0…8,0	−	−	0,5…0,8 Al	-
10Х17Н13М2Т	1,0…2,0	16…18	12…14	< 0,8	2,0…3,0	−	-

 

П р и м е ч а н и е: во всех сталях S < 0,025 % и P < 0,030 %.

Таблица 5.

Режимы термической обработки и механические свойства хромистых коррозионностойких сталей

Сталь	Термическая обработка	HRC	σ в	σ0,2	δ	ψ
закалка	отпуск	отжиг	МПа	%
Стали мартенситного класса
40Х13	1000…1050, м.	200…300, в.	−		−	−	−
30Х13	950…1020, м.	200…300, в.	−		−	−	−
20Х13	1000…1050, в.	600…770, м.	−	−
Стали мартенситно-ферритного класса
12Х13	1000…1050, м.	700…790, м.	850…900, п.	−
Стали ферритного класса
08Х13	1000…1050, м.	700…800, м.	−	−
12Х17	1000…1050, м.	700…800, м.	760…780, в.	−
08Х17Т	1000…1050, м.	700…800, м.	760…780, в.	−
15Х25Т	1000…1050, м.	700…800, м.	680…770, в.	−
15Х28Т	1000…1050, м.	700…800, м.	680…770, в.	−

 

П р и м е ч а н и е: м. - масло, в. - воздух, п. - печь.

 

 

Таблица 6.

Механические свойства коррозионностойких аустенитных сталей в закаленном состоянии

 

Сталь	σ в, МПа	σ0,2, МПа	δ, %	ψ, %	Сталь	σ в, МПа	σ0,2, МПа	δ, %	ψ, %
04Х18Н10					10Х14Г14Н3Т
08Х18Н10					12Х17Г9АН4
12Х18Н10					15Х17АГ14
17Х18Н9

 

Таблица 7

Режимы термической обработки и механические свойства коррозионностойких сталей

аустенито-мартенситного класса

 

Сталь	Режим термической обработки, °С	σ в, МПа	σ0,2, МПа	δ, %	ψ, %
закалка	обработка холодом	отпуск - старение
08Х15Н8Ю		-70
08Х15Н8Ю		-70
08Х15Н8Ю		-	-
09Х17Н7Ю		-	750 + 550

 

Лабораторная работа № 1