Образование поверхностного

Шмитц и Меткалф полагают, что инкубационный период включает постепенную 'адсорбцию воды и образование поверхностной пленки с концентрацией гидроксилов, достаточной для роста дефекта. Такое объяснение, однако, нельзя считать удовлетворительным, потому что при адсорбции воды на' стекле гидратация катионных центров происходит постоянно, так что уже на ранних: стадиях гидратации образуются «высокощелочные» центры. Таким образом, если щелочность считать критерием разрушения, то инкубационный период не должен существовать. На самом деле подвижность пленки адсорбированной влаги со временем увеличивается, и поэтому инкубационный период может представлять собой время, необходимое для образования пленки, способной передавать влагу, участвующую в процессе коррозии под напряжением.

Образование поверхностной пленки. Хотя медь относится к числу благородных металлов, ее удовлетворительная стойкость в морских условиях обусловлена в основном образованием непосредственно на металле защитной пленки закиси меди. Поверх этой пленки часто нарастает слой других продуктов^ который также может обладать защит-

Очевидно, что такое же количество соударений испытывает жидкость со стороны газа, находящегося в контакте с поверхностью жидкости [25]. Вследствие этого происходит загрязнение поверхности жидкости, а особенно расплавленных металлов, и образование поверхностной пленки.

При растворении чистых твердых металлов в изотермических условиях и в отсутствие напряжений происходит относительно равномерное удаление поверхностного слоя. При растворении сплавов, содержащих в своем составе элемент с высокой растворимостью в жидком металле, возможно образование поверхностной зоны, обедненной легкорастворимым элементом, — так называемой зоны селективной коррозии [200]. Примером такого воздействия может служить выщелачивание никеля из аустенитных хромоникелевых сталей в расплавленном свинце, висмуте и их сплавах. Преимущественное удаление никеля из стали в этом случае 'приводит также к превращению аустенита в феррит [201, 202].

5. Образование поверхностной коксовой пленки у спекающихся углей при нагреве высокотемпературным тепловым ударом влияет и на последовательность горения летучих и твердого остатка при сжигании мелкозернистого топлива, а прорыв этой пленки газами и парами смолы при высоких температурах является одной из причин сажеобразования и неравномерности пыле-угольного факела.

Высокая кавитационная стойкость нержавеющих сталей определяется их физико-химическим состоянием, обеспечивающим, в частности, образование поверхностной защитной (пассивирующей) пленки и однородность внутреннего строения.

11. На характер распространения трещины (и соответственно на соотношение докритпческих и закритических характеристик) влияет также способ приложения внешних усилий. Например, при усталостном разрушении для тел с равномерным распределением напряжений при нагружении силой заданной амплитуды образование поверхностной макротрещины и полный излом, почти совпадают [64], тогда как при нагружении с заданной амплитудой пе-

/ — внутризеренное разрушение; 3 — зернограничное разрушение; 3 — образование поверхностной трещины; 4 — разрушение; 5 — начало установившейся ползучести; 6 — начало третьей стадии ползучести

1 — идеальная кривая; 2 — реальная кривая при яизком собственном сопротивлений электролита; 3 — реальная кривая при высоком сопротивлении электролита; / — прямое анодное растворение; // — косвенное анодное растворение; ///—область, предпочтительная для полировки; /7 —выделение асислорода; V — образование поверхностной пленки; VI — травление; VII — полировка

1 — идеальная кривая; 2—реальная кривая при янзком собственном сопротивлении электролита; •3 — реальная кривая при высоком сопротивлении электролита; Г— прямое анодное растворение; // — косвенное анодное растворение; ///—область, предпочтительная для полировки; /V — выделение кислорода; V—образование поверхностной пленки; V/ — травление; VII — полировка

Ланкастер [2] показал, что присутствие воды препятствует образованию поверхностной пленки с повышенной стойкостью к износу, которая оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства большинства материалов, используемых для изготовления несмазываемых подшипников. Для композиций на основе эпоксидной смолы и графитированного углеродного волокна при работе в паре с нержавеющей сталью характерно образование поверхностной износостойкой пленки уже в течение первых нескольких тысяч оборотов, что приводит к резкому уменьшению скорости износа. В водной среде поверхностная пленка сразу же

а — электростатическое взаимодействие; б •— образование поверхностного соединения

Ионная имплантация никеля в поверхность стали марки 430, содержащей 17 % Сг, приводит к увеличению сопротивления общей и местной коррозии в агрессивных водных средах. При количестве имплантированного никеля в поверхности 30 % плотность тока в 1 н. растворе H2S04 снижается в 7 раз, а предельная плотность тока пассивации — на порядок из-за преобладающего влияния хрома, стационарный потенциал остается постоянным при различном содержании никеля в поверхностном слое, и практически не меняется потенциал полной пассивации. В 1 М растворе NaCl стационарный потенциал стали облагораживается от —0,684 до - 0,356 В, и значительно увеличивается сопротивление питти-нгообразованию. Величина смещения потенциала защиты в положительном направлении свидетельствует о том, что образование поверхностного слоя с высоким содержанием никеля оказывает сильное влияние на природу пассирующей пленки.

Ванадий химически активен. Его взаимодействие с кислородом, азотом и водородом начинается около 300° С. При этой температуре он становится хрупким. Образование поверхностного слоя соответствующего соединения в атмосфере указанных газов замедляет реакцию. Заметное понижение предохранительного действия окисных пленок отмечается около 600—700° С, что связано с плавлением окисла VgOs. Ванадий менее активен, чем титан, но более, чем ниобий и тантал. Окислы ванадия менее основны, чем окислы ниобия и тантала.

ингибиторов основано на смещении потенциала металла в положительную сторону и переводе его в пассивное состояние. Такой эффект может быть достигнут различными путями, но во всех случаях причиной снижения скорости коррозии является образование поверхностного защитного слоя. Ингибиторы могут непосредственно уча-

Меткалф [18] предположил, что образование поверхностного слоя продукта реакции приводит к образованию новой группы дефектов. Эти дефекты возникают из-за трещинообразования в зоне химического взаимодействия при деформации ег-, определяемой выражением

При измерении поляризационных кривых /(?/) важное значение имеет зависимость изменений результатов измерения от времени. В области прямых Тафеля стационарные состояния достигаются довольно быстро. Постоянная времени может быть приблизительно рассчитана как произведение электрической емкости двойного слоя Со^Ю-МОО мкФХ Хсм~2 на сопротивление поляризации лр=А?//Д/«1-МООО Ом-см2 и составляет 10~5—10~' с. Напротив, диффузия и образование поверхностного слоя существенно зависят от времени. В области предельных токов стационарные состояния устанавливаются очень медленно. Это часто наблюдается и на технических сооружениях, где имеются такие покрытия.

Воду в грунте можно считать практически неподвижной. В дополнение к этому компоненты грунта затрудняют диффузию и стимулируют образование поверхностного слоя, так что величина Km может достигать и даже превышать 5 мм. В итоге скорость коррозии получается не более 30 мкм в год, т. е. сравнительно небольшой [7—9]. Опасность коррозии в основном может быть только местной вследствие образования коррозионных элементов (см. раздел 4.4.2).

Ферросилид представляет собой сплав железа с 14 % Si и 1 % С. Он имеет плотность 7,0—7,2 г-см~3. При протекании анодного тока на поверхности формируются покрытия, содержащие кремнезем (двуокись кремния), которые затрудняют анодное растворение железа и способствуют образованию кислорода по реакции (8.1). В морской и солоноватой воде образование поверхностного слоя на ферросилиде оказывается недостаточным. Для улучшения стойкости при работе в соленых водах в сплав добавляют около 5 % Сг, 1 % Мп и (или) 1—3 % Мо. Ферросилидовые анодные заземлители ведут себя в воде с большим содержанием хлоридов хуже, чем графит, потому что ионы хлора разрушают пассивное покрытие на поверхности этого сплава. Поэтому предпочтительными областями применения таких сплавов являются грунт, солоноватая и пресная вода. Средняя допустимая токовая нагрузка составляет 10—50 А-м~2, причем потеря от коррозии в зависимости от условий эксплуатации не превышает 0,25 кг-А-'-год"1. Ввиду малости коррозионных потерь материала ферросилидовые анодные заземлители нередко укладывают непосредственно в грунт [6]; необходимо позаботиться об отводе образующихся газов, потому что иначе сопротивление растеканию тока с анодов получится слишком большим [7].

С. А. Серегин и Ю. А. Епифанцев исследовали стали СтЗ, 45 и У7 при обработке стальным диском, вращающимся со скоростью до 100 м/с [58]. При малых скоростях в поверхностном слое выявлен троостит с небольшим количеством мелкоигольчатого мартенсита, при высоких скоростях структура мелкоигольчатого мартенсита, а в переходном режиме структура мартенсит+троостит Твердость поверхностного слоя стали СтЗ в 1,6 раза превышала твердость исходного металла, а сталей У7 и 45 повышалась соответственно до HV 7920 и HV 7440 Н/мм2. Образование поверхностного слоя, отличающегося высокими твердостью, износостойкостьк и пластичностью, объясняется одновременными структурным! превращениями и пластической деформацией в приконтактно\ слое, нагреваемом до высоких температур. Вследствие высокое теплопроводности этого слоя наряду с фазовыми превращениям! аустенита в мартенсит наблюдалось упрочнение при механическог. наклепе.

Из параметров, характеризующих геометрию режущего инструмента, наибольшее влияние на наклеп поверхностного слоя оказывает радиус, скругления режущего лезвия (рис. 3.9). Глубина и степень наклепа резко возрастают с увеличением радиуса скругления режущего лезвия, так как при этом увеличивается объем пластически деформированного металла, уходящего в сторону задней грани режущего лезвия в процессе резания, а также от увеличения дополнительного наклепа, возникающего в процессе скольжения при врезании режущего лезвия зуба фрезы. Передний и особенно задний углы зуба не оказывают существенного влияния на образование поверхностного наклепа.

Остаточные макронапряжения и наклеп в поверхностном слое образцов из жаропрочных сплавов ЭИ617, ЭИ826 и ЭИ929 создавались попутным фрезерованием, шлифованием и обкаткой роликом, которым предшествовала ЭХО, исключающая образование поверхностного наклепа и остаточных макронапряжений в образцах в процессе их изготовления. Методы и режимы механической обработки и изотермических нагревов образцов из исследуемых жаропрочных сплавов даны в табл. 3.3 и 4.1, 4.2.