Коррозионностойкое легирование

Во многих случаях важное значение имеют химические свойства металлов, характеризуемые, в основном, коррозионной стойкостью, рассмотренной в п. 1.2.3. Это обусловлено протеканием химической коррозии металлоизделий и конструкций в сухих газах либо жидких неэлектролитах, а также электрохимической коррозии во влажной атмосфере, воде или растворах электролитов.

В обоих случаях на поверхности металла образуются и растут пленки оксидов, которые при высокотемпературной химической коррозии на воздухе представляют окалину, а при электрохимической коррозии могут являться нерастворимыми гидроксидами. Рост таких коррозионных пленок и разрушение металла зависят от уровня защитных свойств пленок, связанного с их составом, строением и характеризуемого условием сплошности.

Легирование металлов может обусловить образование на поверхности сплавов пленки оксидов с высокими защитными свойствами, а также увеличение химического сопротивления сплава. Поэтому данный метод повышения коррозионной стойкости является одним из самых эффективных.

О к а л и н о с т о й к о е легирование чаще всего предусматривает введение в сплав таких элементов, как Cr, Al, W, Mo, Si. Они обеспечивают создание поверхностной оксидной пленки с высокими защитными свойствами за счет определенных механизмов:

1) ионы легирующего элемента входят в кристаллическую решетку оксида основного металла, замедляя диффузию его собственных катионов при окалинообразовании,

2) легирующий элемент образует на поверхности сплава свой защитный оксид, препятствующий окислению основного металла,

3) легирующий элемент с основным металлом образует двойной (смешанный) оксид типа шпинели с плотноупакованной кристаллической решеткой, имеющий высокие защитные качества.

Для получения наиболее окалиностойкой пленки при легировании необходимо обеспечить формирование однофазной, однородной, мелкозернистой структуры сплава. Это способствует образованию плотной, беспористой пленки, прочно сцепленной с поверхностью основного металла и обладающей высокими защитными свойствами.

А н т и к о р р о з и о н н о е легирование направлено на повышение сопротивления сплава действию электрохимической коррозии за счет введения Cr, Ni, Mo, Si, Cu или на перевод опасной местной коррозии в менее опасную равномерную. Повышение антикоррозионных свойств достигается несколькими методами:

1) введением легирующих элементов, способствующих образованию слоя продуктов коррозии с высокими защитными свойствами,

2) добавлением элементов, повышающих перенапряжение катодного процесса коррозии,

3) введением элементов, увеличивающих термодинамическую устойчивость анодной фазы сплава, а также легкопассивирующихся элементов, облегчающих наступление анодной пассивности сплава.

Для перевода местной коррозии в равномерную применяются такие легирующие элементы, как Ti, Nb, Ta, Mg, повышающие термодинамическую однородность кристаллических зерен сплава и межзеренных границ.