Вивчивши матеріали цього розділу, учні знатимуть:

• визначення корозії металів і сплавів;

• основні види корозійних руйнувань;

• основні методи захисту від корозії.

1. Корозією називають руйнування металу під дією зовнішнього середовища. При цьому деякі сталі покриваються продуктами корозії (іржею). В результаті дії зовнішнього середовища механічні властивості сталей можуть різко погіршуватись, навіть якщо немає видимих змін на поверхні деталі. Корозія починається з поверхні металу і поширюється вглиб. Корозія - страшний бич промисловості, будівництва і транспорту. За деякими даними, ЗО % металу йде на відновлення втрат від корозії, із них 10 % губиться безповоротно.

2. Корозію залежно від механізму процесу поділяють на хімічну і електрохімічну. Під час хімічної корозії руйнування металу не супроводжується виникненням електричного струму. Хімічна корозія виникає в результаті дії на поверхню металів і сплавів атмосфери повітря.

3. Хімічна корозія відбувається за законами хімічної кінетики: на поверхні металу утворюється плівка з продуктів корозії, зазвичай окислів. У деяких випадках ця плівка захищає метал від подальшої корозії, таким чином робить його пасивнішим щодо навколишнього середовища. Суцільна та щільна плівка на поверхні металу захищає (пасивує) його від подальшого руйнування. Прикладом хімічної корозії є процес окислення при високих температурах лопаток газових турбін, елементів електронагрівників, клапанів двигунів внутрішнього згорання та інших деталей, а також окислення металу в органічних рідинах (спирті, бензині, нафті тощо).

4. Електрохімічна корозія виникає при дії на метал електролітів, тобто струмопровідних рідин - водних розчинів солей, лугів або кислот.

Щоб відбулася електрохімічна корозія, потрібен контакт металу з розчином електроліту. Надчисті метали сильно кородують. У сталі є залізо й домішки. При контакті з електролітом на поверхні сплаву утворюються гальванічні мікропори, замкнуті накоротко через сам метал, при цьому метал, який легше віддає електрони, слугує анодом і руйнується у процесі роботи гальванічного елемента.

5. Існують різні види корозійних руйнувань:

- рівномірна корозія - рівномірне руйнування з однаковою швидкістю по всій поверхні;
- місцева корозія - руйнування металу тільки на окремих ділянках поверхні;
- міжкристалічна корозія - найнебезпечніша, оскільки руйнування відбувається по границях зерен, немає жодних зовнішніх ознак корозії і руйнування деталі чи конструкції може статися раптово;
- корозія виразками - починається на поверхні або під поверхнею, спричиняє розшарування і здутість металу.

6. Від корозії метал можна захистити легуванням, для чого у сталь вводять деякі легуючі, які підвищують стійкість проти корозії (див. розділ 5.2. «Леговані сталі»). Легуючі елементи утворюють на поверхні сталі стійкі захисні окисні плівки.

7. Захищають від корозії неметалевими плівками, які одержують кип'ятінням деталей у водному розчині, що містять сильний розкислювач, наприклад, їдкий натрій, селітру і перекис марганцю. При цьому на металі утворюється плівка, яка складається в основному із магнітного окислу заліза. У результаті оксидування деталі набувають красивого синього або чорного кольору (воронування).

8. Для захисту деталей застосовують покриття металами: цинком (цинкування), кадмієм (кадмування), алюмінієм (алітування), оловом (лудіння), нікелем (нікелювання), хромом (хромування), міддю (міднення). Метал на поверхню деталі наносять різними способами, наприклад:

- занурення деталі в розплавлений метал, що має невисоку температуру плавлення (цинк, олово, свинець, алюміній);

- за рахунок дифузії металу із зовнішнього середовища в поверхню деталі, насичення поверхневого шару деталі металом і хімічної взаємодії з ним з утворенням стійких проти корозії сполук (див. розділ 4.3. «Хіміко-термічне оброблення»);

- гальванічні покриття основані на електролізі водних розчинів солей того металу, який слугує для покриття. При цьому виріб із основного металу опускають в ванну, де під дією постійного електричного струму на поверхні захисного металу осідає нікель, хром, цинк або інший метал.

9. Отримання покриттів напиленням іншого металу з метою захисту від агресивного середовища називають металізацією. Існує два типи металевих покриттів - анодне і катодне:

- для анодного покриття використовують метали, які мають більш негативний електродний потенціал, ніж основний метал. У процесі корозії анодні покриття розчиняються і захищають метал від руйнування. Ці покриття не бояться зовнішніх пошкоджень покриття, оскільки при цьому руйнуються самі покриття. Анодним покриттям для залізних сплавів є цинк;

- для катодного покриття використовують метал, що має менший негативний електродний потенціал, ніж основний метал. При порушенні цілісності катодного покриття його захисна дія зупиняється, оскільки основний метал легше руйнується від дії електроліту. Найбільше застосування одержало олов'яне лудіння в харчовій промисловості (корсетні банки).

10. Захист неметалевими покриттями полягає в механічному нанесенні на поверхню металу фарб і лаків. Лакофарбові покриття є дуже поширеними, адже вони дешеві, не потребують витрат кольорових металів і застосовуються для захисту від корозії будь-яких конструкцій. їхнім недоліком є здатність розтріскуватись і пропускати вологу.

11. Оброблення корозійного середовища шляхом введення присадок виконують із метою зменшення агресивної дії середовища на метал або сплав. Ці присадки називають інгібіторами. Найбільше поширення має спосіб, оснований на принципі пасивування, при якому, наприклад, домішування у рідину охолоджувальної системи двигуна внутрішнього згорання невеликої кількості хромпіку майже усуває корозію.

12. Захист від корозії протекторами полягає в тому, що, наприклад, до труби, яка розташована в землі, додають метал, який має нижчий потенціал, ніж потенціал труби. Доданий метал, який називається протектором, є анодом, він руйнується, а труба є катодом і корозії не зазнає.

13. Катодний захист зовнішнім струмом магістральних трубопроводів і котлів полягає в тому, що від джерела постійного струму через катод підводять струм до захисного металевого виробу, а анодом слугують металеві пластини, занурені в корозійне середовище. В результаті основний виріб (труба) є катодом і припиняє кородувати.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Що таке корозія і в чому її суть?

2. Чим хімічна корозія відрізняється від електрохімічної?

3. Назвіть види корозійних руйнувань.

4. Які існують способи захисту металів від дії корозії?

5. У чому полягає суть неметалевого покриття від корозії?

6. Що таке інгібітори і як вони захищають метал від корозії?

7. Поясніть різницю між анодним і катодним покриттям для захисту сталі від корозії.

8. У чому полягає суть захисту від корозії протекторами?

9. Яке призначення мають інгібітори?

10. Чим відрізняється захист від корозії сталі лудінням від цинкування?

Тести до модуля 2

1. У якому стані, окрім твердого, рідкого чи газоподібного, може перебувати речовина:

а) надтвердому; б) плазмовому; в) хаотичному

2. Як називають тіла, в яких атоми розташовані у певному геометрично правильному порядку:

а) хаотичні; б) кристалічні; в) плазмові

3. Якими ознаками не характеризуються метали?

а) високою теплопровідністю;

б) високою термоелектронною емісією;

в) високим електричним опором

4. Що є основною ознакою, за якою тіло вважають кристалічним?

а) зовнішня форма; б) внутрішня будова; в) кількість атомів у комірках

5. Як позначають елементарну кубічну кристалічну решітку, в якій міститься 8 атомів у вершині куба і один у центрі?

а) ОЦК; б) ГЦК; в) ГПУ

6. Скільки атомів міститься в гранецентрованій кубічній решітці?

а) 14; б) 9; в) 12

7. Якою є решітка, в елементарній комірці якої розміщені 14 атомів?

а) об'ємоцентрована; б) гранецентрована; в) гексагональна

8. Чому дорівнює базисне число елементарної кристалічної решітки (ОЦК)?

а) 2; б) 6; в) 12

9. Як називають здатність металу мати різні властивості в різних напрямках?

а) алотропія; б) анізотропія; в) дислокація

10. Точкові дефекти, коли вузли кристалічної решітки не заповнені атомами, -це...

а) дислокації; б) вакансії; в) крайові зсуви

11. Як змінюється міцність металів зі збільшенням кількості дефектів кристалічної будови?

а) збільшується;

б) зменшується;

в) спочатку зменшується, а потім збільшується

12. Як називають метод дослідження внутрішньої будови металів?

а) макроаналіз; б) мікроаналіз; в) хімічний аналіз

13. Що не перевіряють мікроаналізом?

а) зварні шви; б) розташування волокон; в) розміри зерен

14. Як називають деревоподібні кристали?

а) дендрит; б) дренаж; в) алотропія

15. Від чого залежить розмір зерна при кристалізації?

а) кількості центрів кристалізації;

б) розмірів центрів кристалізації;

в) ні від чого

16. Як називають осі скелетоподібної кристалізації?

а) зерна; б) гілки; в) ребра

17. Процес штучного регулювання розмірів зерен - це...

а) анізотропія; б) дендритна кристалізація; в) модифікування

18. Як називають складну речовину, отриману шляхом сплавлення двох або більше металевих хімічних елементів?

а) сплав; б) хімічна сполука; в) з'єднання

19. Твердий розчин, коли в решітку основного компонента входять атоми розчинного компонента, - це...

а) розчин проникнення; б) розчин заміщення; в) розчин вилучення

20. Який твердий розчин утворюється на базі хімічного з'єднання?

а) розчин проникнення; б) розчин заміщення; в) розчин вилучення

21. Чи можна отримати сплав металу з неметалом?

а) так; б) ні; в) так, але тільки потрійний

22. Який сплав утворюється з компонентів, що різко відрізняються атомними об'ємами і температурою плавлення?

а) хімічна сполука; б) механічна сполука; в) твердий розчин заміщення

23. Як називають графічне зображення перетворень, які проходять у сплавах, залежно від температури і концентрації компонентів?

а) графік стану; б) діаграма стану; в) діаграма перетворень

24. Однорідна частина системи - це... а) фаза; б) компонент; в) стан

25. Як називають температуру початку первинної кристалізації? а) евтектика; б) ліквідус; в) солідус

26. Лінія на діаграмах стану сплавів, коли тверднуть останні краплі рідини, - це... а) евтектика; б) ліквідус; в) солідус

27. Як називають структуру, що отримується при кристалізації рідкого розчину при сталій температурі?

а) евтектика; б) евтектоїд; в) евтектичний сплав

28. Діаграма стану, обидва компоненти якої мають необмежену розчинність один в одному як у рідкому, так і в твердому станах, - це...

а) діаграма 1-го типу;

б) діаграма 2-го типу;

в) діаграма 3-го типу

29. Як називають графік перетворень залізовуглецевих сплавів у координатах температура - концентрація вуглецю?

а) діаграма стану залізо - вуглець;

б) графік стану Fe - Fe0₂;

в) діаграма Fe - FeC

30. Чому концентрацію вуглецю в залізовуглецевому сплаві від 0,01 до 6,67 % взято за граничну?

а) така кількість вуглецю в хімічній сполуці Fe₃C;

б) така кількість заліза в сполуці Fe₃C;

в) така частка вуглецю в хімічній сполуці FeC

31. Якими точками на діаграмі Fe - С показана лінія ліквідує? a) ABCD; б) FBJTCF; в) ABJCD

32. Чому ліву верхню частину діаграми інколи спрощують і вона стає схожою на діаграму 2-го типу?

а) для спрощення;

б) тому, що там нічого не відбувається;

в) для зниження температури плавлення

33. Як називають перетворення, що позначене в лівій верхній частині діаграми залізо - вуглець?

а) перлітне;

б) перитектичне;

в) протекторне

34. З якою швидкістю потрібно охолодити сталь, щоб отримати мартенівську структуру?

а) швидко; б) повільно; в) спочатку повільно, а потім швидко

35. Як будують С-подібну діаграму ізотермічного перетворення аустеніту евтекто-їдної сталі?

а) по осі абсцис відкладають час, по осі ординат - температуру;

б) по осі абсцис - температура, по осі ординат - час;

в) по осі абсцис - швидкість розпаду аустеніту, по осі ординат - температура

36. Яку структуру отримають шляхом повільного охолодження аустеніту? а) перліт; б) сорбіт; в) мартенсит

37. Чим визначається вид термооброблення сталі?

а) характером змін температури;

б) типом фазових перетворень;

в) витримкою при певній температурі

38. Як називають нагрів сталі до температури вище лінії GSE, витримку в печі 2-3 год з подальшим охолодженням на повітрі?

а) повне відпалювання; б) нормалізація; в) відпускання

39. Який процес можна описати графіком зміни температури в часі?

а) плавлення;

б) термооброблення;

в) термохімічне оброблення

40. Як називають відпалювання, коли сталеві виливки нагрівають до температури 1000-1100 °С , витримують 10-15 год і охолоджують разом із піччю?

а) дифузійне; б) повне; в) рекристалізаційне

41. Як називають вид термооброблення, коли сталь нагрівають до температур, які перевищують температури фазових перетворень, витримують при цих температурах і швидко охолоджують?

а) гартування; б) відпускання; в) відпалювання

42. Кінцева операція термооброблення, коли сталь нагрівають нижче температур фазових перетворень, витримують при цій температурі й охолоджують, - це... а) гартування; б) відпускання; в) відпалювання

43. Як називають вид термооброблення, в результаті якого отримують тверду зовнішню поверхню і в'язку серцевину?

а) зовнішнє гартування;

б) поверхневе гартування;

в) серцевинне відпалювання

44. Гартування сталі струмами високої частоти - це...

а) зовнішнє гартування;

б) поверхневе гартування;

в) серцевинне відпалювання

45. Як називають вид оброблення, під час якого поєднано термічний і хімічний вплив на зміну складу, структуру і властивості поверхневого шару сталі?

а) термічне; б) термомеханічне; в) термохімічне

46. Процес дифузного насичення поверхневого шару сталі атомами різних хімічних елементів при нагріванні - це...

а) термічне оброблення;

б) поверхневе оброблення;

в) термохімічне оброблення

47. Як називають процес дифузного насичення поверхневого шару сталі вуглецем?

а) цементація; б) ціанування; в) борування

48. Які сталі найдешевші?

а) інструментальні; б) звичайної якості; в) леговані

49. Яка з наведених сталей є інструментальною? а) БСт5; б) Сталь 20; в) У10

50. Яку з наведених сталей постачають за механічними властивостями? а) БСт5; б) Стб; в) ВСт4

51. Яка з наведених сталей - сталь вуглецева конструкційна звичайної якості? а) ВСт5; б) Сталь ЗО; в) У14

52. Який вміст вуглецю у сталі марки У12? а) 12 %; б) 1,2 %; в) 0,12 %

53. Скільки вуглецю містить сталь 08? а) 8 %; б) 0,8 %; в) 0,08

54. Як позначають інструментальну сталь, у якій вміст вуглецю 1 %? а) У10; б) Сталь 10; в) У 1,0

55. Яка з позначених сталей є сталь вуглецева конструкційна звичайної якості? а) У10; б) Ст4; в) Сталь 35

56. Що означає позначка в марці сталі «пс» (СтЗпс)?

а) кипляча сталь; б) спокійна сталь; в) наполовину спокійна сталь

57. Як позначають леговану сталь, яка містить 0,25 % вуглецю, 2 % марганцю (Г), 1 % кремнію (С)?

а) 25Г2С; б) 25С2Г1; в) 2,5С2Г

58. Скільки вміщується хрому (X) у легованій сталі 20Х2С? а) 2 %; б) 0,2 %; в) 20 %?

59. Що означає літера в позначенні будівельної сталі С245?

а) сталь; б) будівельна сталь; в) сталь із великим вмістом кремнію

60. Що означають цифри в позначенні будівельної сталі С245? а) вміст вуглецю; б) вміст кремнію; в) міцність

61. Як називають каталог прокатних профілів? а) сортамент; б) таблиця; в) перерізи

62. В яких одиницях у марці сталі вказано вміст легуючих елементів?

а) у відсотках;

б) у десятих відсотка;

в) у сотих відсотка

63. Яке призначення автоматної сталі?

а) для виготовлення автоматів;

б) для виготовлення деталей на верстатах-автоматах;

в) для додавання в піч-автомат

64. Які деталі роблять із кріогенної сталі?

а) які працюють при високих температурах;

б) при низьких температурах;

в) які працюють при високому тиску

65. Яке призначення жаростійких сталей?

а) чинити опір окисленню при високих температурах;

б) здатність працювати при високих температурах

в) піддаватися термообробленню

66. Скільки вуглецю міститься в чавуні?

а) 0,8-1,47 %; б) 2,14-6,67 %; в) 2,14-4,0 %

67. Які переваги чавуну порівняно зі сталлю?

а) підвищені ливарні властивості;

б) міцніший;

в) легко обробляється тиском

68. Який чавун отримують шляхом повільного охолодження? а) білий; б) сірий; в) переробний

69. Як називають чавун, у якого графітні включення мають форму куль? а) сірий; б) ковкий; в) високоміцний

70. Якої форми графітні включення має ковкий чавун? а) кулястої; б) пластинчастої; в) пластинок

71. Що таке латунь?

а) сплав міді з оловом;

б) сплав міді з цинком;

в) сплав міді з кремнієм

72. Яке місце за обсягами світового виробництва посідає алюміній? а) перше; б) друге; в) третє

73. Як називають сплав алюмінію з кремнієм? а) дюралюмін; б) латунь; в) силумін

74. Сплав алюмінію з міддю - це...

а) дюралюмін; 6) латунь; в) силумін

75. Як називають сплав міді з оловом? а) дюралюмін; б) латунь; в) бронза

76. Сплав міді з цинком - це...

а) бронза; б) латунь; в) силумін

77. Як маркують бронзу, що має такий хімічний склад: 11 % алюмінію, б % заліза, 6 % нікелю?

а) БрАжн 11x6X6; б) БрАЖН 11-6-6; в) Бр 11А6Ж6Н

78. Як називають в'язкий метал рожево-червоного кольору, який добре проводить електричний струм і тепло?

а) алюміній; б) мідь; в) олово

79. Який метал має високу питому міцність? а) алюміній; б) мідь; в) титан

80. Сплави якого металу широко застосовують в авіації, у ракетно-космічній техніці, в медицині?

а) алюміній; б) магній; в) титан

81. Що таке мельхіор?

а) сплав міді з нікелем;

б) сплав нікелю з хромом;

в) інша назва титану

82. Як називають сплави, що формують із порошків металів, а потім спікають? а) кермети; б) металокерамічні сплави; в) кераміка

83. Як називають порошкові сплави металів і неметалів? а) металокераміка; б) кермети; в) кераміка

84. Як позначають твердий вольфрамокобальтовий сплав, який містить 92 % карбідів вольфраму і 8 % кобальту?

а) В92К8; б) ВК8; в) ВК92

85. Як називають руйнування металу під дією зовнішнього середовища? а) інгібітори; б) корозія; в) дренаж

86. Як називають захист трубопроводів, які розташовані в землі, доданим металом, що має нижчий потенціал, ніж потенціал труби?

а) катодний; б) анодний; в) протекторний

87. Що таке металокерамічний сплав?

а) сплав, виготовлений із порошків металів;

б) сплави, отримані з металів і неметалів;

в) сплави, виготовлені з порошків міді

88. Як називають порошкові сплави, у порах яких перебувають рідкі мастила? а) фрикційні; б) антифрикційні; в) фільтрувальні

89. Що не є бронзою?

а) сплав міді з оловом;

б) сплав міді з цинком;

в) сплав міді з іншими елементами

Частина 3.

 

 

Це матеріал з підручника "Матеріалознавство та технологія металів" Власенко 2019