2020-06-12
78
Изучение качества лакокрасочного покрытия методом решетчатых надрезов
1) Измерить площадь поверхности образца с нанесенными параллельными надрезами.
2) Определить площадь поверхности образца, на которой произошло отслоение покрытия, и рассчитать процент его отслоения.
3) По табл. 1 оценить адгезию лакокрасочного покрытия.
4) Выполнить рисунок исследуемых образцов.
5) Результаты эксперимента занести в табл.3.
Таблица 3- Результаты испытания качества лакокрасочного покрытия методом решетчатых надрезов
| № образца | Участок покрытия | Общая площадь покрытия | Площадь отслоения покрытия | Характеристика защитного покрытия | Оценка, балл |
6) Сделать вывод о защитных антикоррозийных свойствах лакокрасочного покрытия.
Оценка свойств лакокрасочного покрытия при защите стали от краевой коррозии
1. Изучить поверхность образцов с нанесенным лакокрасочным покрытием, которые были подвергнуты воздействию коррозийной среды.
2. Используя рис.3, подобрать схемы характерных типов краевой коррозии, которые отвечают исследуемым образцам.
3. Определить параметры распространения краевой коррозии на каждом неоднородном участке для одного из выбранных видов (см. рис.3, а-г).
4. Выполнить рисунки образцов и указать на схемах краевой коррозии параметры областей поражения.
5. Рассчитать ширину распространения краевой коррозии, используя соответствующие формулы (1), (2), (3), (4).
6. Оценить степень краевой коррозии по пятибалльной шкале (табл.2).
7. Результаты эксперимента занести в табл.4.
Таблица 4- Оценка степени краевой коррозии при применении лакокрасочного покрытия
| № образца | Схема характерного вида коррозии (а, б, в, г) | Ширина распространения краевой коррозии, мм | Балл |
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 |
- Сделать вывод об применении лакокрасочных покрытий для защиты металла от краевой коррозии.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1) В каких случаях применяются лакокрасочные покрытия?
2) Назовите преимущества и недостатки лакокрасочных покрытий
3) В чем заключаются защитные действия лакокрасочных покрытий?
4) В каких случаях применяются лакокрасочные покрытия?
5) Что такое лакокрасочное покрытие?
6) Что такое пигменты?
7) Какие требования предъявляются к лакокрасочным покрытиям?
8) Какая технология нанесения лакокрасочных покрытий?
9) Какими свойствами должны владеть лакокрасочные покрытия?
10) Что такое адгезия?
11) В чем заключается метод параллельных надрезов и метод решетчатых надрезов?
12) Когда применяются эти методы?
13) Как оценить адгезию покрытия? Что является определяющий величиной при оценке адгезии?
14) Что такое краевая коррозия?
15) Какие виды коррозийного разрушения при краевой коррозии?
16) Как оценить степень краевой коррозии?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРОЗИЙНОЙ СТОЙКОСТИ
НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ
Цель работы: изучить коррозийную стойкость нержавеющих сталей разного химического состава, микроструктуры и режимы термической обработки.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Наиболее широкое применение среди коррозионностойких сплавов имеют нержавеющие стали.
Коррозионностойкими (нержавеющими) - называются стали, стойкие против атмосферной коррозии, коррозии в речной и морской воде, в растворах кислот, солей, щелочей при комнатной и повышенных температурах.
Несмотря на ряд ограничений по коррозийной стойкости (склонность к питтинговой, щелевой, межкристаллитной коррозии и коррозийному растрескиванию), нержавеющие стали являются наиболее распространенным конструкционным материалом в химическом, нефтехимическом машиностроении, а также в других отраслях промышленности: пищевой, фармацевтической, приборостроительной, ядерной энергетике, текстильной и т.д.
Основой нержавеющих сталей являются сплавы железа с хромом. По химическому составу они делятся на хромовистые (Fe-Cr), хромоникелевые (Fe-Cr-Ni), хромоникельмарганцевые (Fe-Cr-Ni-Mn).
Кроме основных перечисленных элементов, стали могут быть дополнительно легированы молибденом, медью, кремнием, титаном, ниобием, которые вводятся, главным образом, для повышения стойкости.
Хром принадлежит к легкопассивирующим металлам и является легирующим элементом, который эффективно повышает коррозийную стойкость железа, в результате перевода сплава в пассивное состояние. Резкое повышение коррозийной стойкости наблюдается при содержании в сплавах больше 12-13% Сr, поскольку только при таком содержании на поверхности стали быстро образуется сплошная защитная пленка оксидов (CrFe)2O3, имеющая положительный электродный потенциал. Защитная пленка прочно связана с основным металлом и предупреждает контакт между сталью и агрессивной средой.
Стали, которые содержат больше 12% Сr, ведут себя как благородные металлы: имеют положительный потенциал, не ржавеют, неокисляются на воздухе, в воде, в ряде кислот, солей, щелочей. Стали, содержащие менее 12% Сr, практически настолько же склонны к коррозии, как и железо.
Микроструктура хромистых сталей (13%Сг) в равновесном состоянии зависит от сожержания углерода и определяется по диаграмме Fe-Cr-C (рис.1).
Хром повышает критические точки А3 (линия GS) и Al (линия PSK), уменьшает содержание углерода в перлите до 0,34% (в углеродистых сталях перлит содержит 0,8% С, потому сталь 20X13 есть доэвтектоидной, а сталь 40X13 - заэвтектоидной (углеродистые заэвтектоидные стали содержат углерода более 0,8%).
Существенное повышение коррозийной стойкости сталей достигается при увеличении содержимого хрома до 18% или 25-28% (стали 12Х17, 15Х25Т, 15X28 и др.), но механические свойства снижаются, особенно ударная вязкость, ухудшаются технологические свойства.
Наиболее широкое применение в промышленности нашли нержавеющие стали на основе Fe-Cr-Ni (типа 18ХН10, т.е. примерно 18% Сr, 10% Ni). Основным элементом, обуславливающим коррозионную стойкость этих сталей является хром, обеспечивающий способность стали к пассивации.
Присутствие хрома в количестве 18% делает сталь стойкой во многих средах окислительного характера, в том числе в азотной кислоте в широком диапазоне температур и концентраций.
Никель несколько повышает коррозионную стойкость. Легирование, в количестве 9-12% Ni делает сталь аустенитной, т.е. никель является аустенитообразовывающим элементом и понижает критическую точку железа А3 (переход Feγ Feα) в область отрицательных температур (рис. 2). Получение аустенитной структуры обеспечивает сталям высокую технологичность при сварке, горячей обработки давлением и т.д. в сочетании с уникальным комплексом служебных свойств.
Титан и ниобий являются более сильными карбидообразующими, чем хром. Они связывают весь углерод стали в карбиды TіC и NbC. Это делает невозможным образование карбидов хрома, а следовательно, обеднение хромом твердого раствора.
Сталь обладает лучшей стойкостью против коррозии только при условии, если все содержание хрома в стали находится в твердом растворе. В этом случае он образует на поверхности плотную защитную оксидную пленку типа (CrFe)2O3.
Образование карбидов, то есть двухфазной структуры, уменьшает количество хрома в твердом растворе и потому снижает коррозийную стойкость, особенно увеличивает склонность к межкристаллитной коррозии.
Наилучшая коррозийная стойкость стали достигается специальными режимами термической обработки.
Термическая обработка хромистых сталей:
1) закалка, температура нагрева 1050-1100°С, охлаждение на воздухе (или в масле);
2) отпуск, температура нагрева 200-370°С, охлаждение на воздухе (рис.3).
При нагреве под закалку, то есть до температуры 1050-1100°С, происходит полное растворение карбидов типа (CrFe)23C6 в аустените. Из-за высокого содержания хрома охлаждение на воздухе приводит к получению мартенсита, твердость которого зависит от содержания углерода в стали.
Отпуск закаленных сталей, проводимый с целью снятия внутреннего напряжения при 200-370°С, не оказывает влияния на коррозийную стойкость.
Повышение температуры отпуска сопровождается снижением стойкости сталей к коррозии. Причиной является распад мартенсита на ферритно-карбидную смесь, то есть образование карбидов обедняет феррит хромом. Чем больше углерода в стали, тем ниже коррозийная стойкость сталей, самую низкую стойкость имеет сталь 40X13. Наименьшую стойкость против коррозии хромистые стали имеют после отпуска при 550-600°С.
Для получения высокой коррозийной стойкости хромоникелевые стали должны иметь чисто аустенитную структуру, которую получают путем закалки.
Стали нагревают выше линии SE до температуры 1050-1100 С. Нагрев до этих температур вызывает растворение карбидов хрома (CrFe)23C6.
Последующее повышение температуры закалки вредно, то есть увеличивается зерно аустенита и растворяются специальные карбиды (TiC и NbC). Быстрое охлаждение, в воде фиксирует состояние перенасыщенного твердого раствора, то есть аустенита (рис.4).
В результате закалки стали типа 12Х18Н10Т твердость не повышается, в связи с растворением Сr23С6, а понижается, поэтому для аустенитных нержавеющих сталей закалка является смягчающей термической обработкой.
При нагреве закаленной стали в области 700-7500С выделяются карбиды хрома типа (CrFe)23C6.
Инкубационный период выделения карбидов очень незначителен и определяется минутами. Это приводит к появлению склонности стали к межкристаллитной коррозии и охрупчиванию.
