Structura metalului și efectul său asupra proceselor de coroziune

Coroziunea și protecția anticorozivă

Mecanismul de formare a compușilor de suprafață, adeziunea lor la metal și influența proprietățile procesului de coroziune. La rândul lor, acești indicatori sunt determinate de structura și compoziția metalului în multe feluri.

Cele mai multe metale, cu excepția ochelarilor metalice au o structură cristalină. Punctele de zăbrele dispuse încărcat pozitiv ioni și electronii se deplasează liber în metal.

Grila, care, în plus față de atomul de vertex sau ion centrul aglomerat, numit corp. O astfel de structură cristalină sunt litiu, sodiu, potasiu, vanadiu, crom, și fier- (la temperaturi până la 900 ° C).

-fier (în interval de temperatură 900-1400 ° C).

Celula hexagonală are o bază hexagonală. Conform acestui principiu cristalizeze beriliu, mangan, cadmiu, titan și altele.

O distincție este de asemenea aproape-ambalate plane cristalografice zăbrele.

În unele cazuri, structura cristalografică determină rezistența la coroziune a metalelor și aliajelor acestora.

Materialele metalice reale, în general, sunt policristaline, adică constau dintr-o multitudine de cristale individuale, care sunt în general de formă neregulată și sunt numite cristalite sau boabe. Spre deosebire de rețeaua cristalină ideală în care atomii sunt aranjate strict periodic, cristalele reale sunt întotdeauna perturbări de regularitate a structurii (dereglare), care sunt numite defecte. Principalele motive pentru lipsa de materiale metalice structurale reale sunt starea de cristal ideale, condiții de neechilibru de cristalizare din metal, prezența în compoziția sa de elemente de aliere și impurități zăbrele deformare cristal datorită expunerii la produs în timpul fabricării mecanice, termice, radiații și de alți factori.

În prezent, există mai multe modalități de clasificare a defectelor din materiale metalice structurale:

morfologic - extern, intern, de punere în aplicare, în articulații, etc.;

origine (trasaturi genetice) - turnare, sudare, termică, deformare, coroziune, etc .;

Caracteristici structurale - fisuri, pori, excesul de fază incluziuni nemetalice, limitele grăunților, etc .;

dimensiuni geometrice - macro (> 1 mm), micro (

200-1000mkm) și submicronice (

0.1-200 microni) defecte;

prin caracteristici geometrice - puncte, linii, bidimensional.

Defecte modifica rețelele cristaline ale proprietăților dorite ale metalelor afecta caracteristicile sale chimice și electrochimice. Defecte de structură care se confruntă cu suprafața metalică au o reactivitate ridicată și sunt

primele centre de coroziune. Rugina concentrate la dislocările liniare și limitele granulei de găuri. Aceste segregare pot intensifica oxidarea unui metal pentru a facilita formarea de gropi. Orice fel de heterogenitate îmbunătățește atât chimice, cât și coroziunii electrochimice.

Există patru tipuri de bază de defecte punctuale - posturi vacante, substitutionali și interstițială atomilor de impuritate atomi dizlocate, defecte Frenkel. Pozițiile (Fig. 2.1, a) sunt cele mai frecvente defecte punctiforme și sunt noduri libere în zăbrele.

Formarea de posturi vacante, în primul rând, să contribuie la vibrațiile termice ale atomilor. Poziția apar, de asemenea, atunci când sunt supuse unui stres metalic, radiatii si altele. In formarea locurilor vacante cu zăbrele de cristal este distorsionat, iar lângă ea atomii adiacente sunt deplasate din poziția lor de echilibru. De exemplu, pentru metale cu un cub (fcc) array fețe centrate este decalat față de cel mai apropiat atomii este 0,84% din distanțele interatomice (în direcția de locuri de muncă), la al doilea strat de atomi - 0,25% (în direcția posturilor vacante), pentru al treilea strat - 0,03% (față de poziție).

metale pure punct de vedere tehnic, care includ materiale structurale conțin întotdeauna atomii de impuritate în structura de introducere și / sau substituție (Fig. 2,1 g), care nu sunt numai defecte fizice, ci și natura chimică. atomii sunt impurității site-uri cu zăbrele substitutionali, înlocuind atomii metalului de bază. Introducerea unor atomi de impuritate sunt situate la interstițiile rețelei cristaline (Fig. 2,1 g). În formarea atomilor interstițiale aliajelor apar dacă raportul atomic al diametrelor metalelor primare și dizolvate nu depășește 0,59.

Pentru defecte similare sunt dislocați atomi (Figura 2.1 b.) - atomii metalului de bază, deplasate din pozițiile lor de echilibru în spațiul interstițial. Locații preferate ale atomilor dizlocate sunt cel mai mult volum goluri, deoarece în acest caz, distorsiunea zăbrele vor fi minime.

posturi vacante de educație și atomi dizlocate pot avea loc simultan. În acest caz, perechea formată defecte, defecte ale Frenkel numite (Fig. 2.1). Energia necesară pentru formarea acestora, este substanțial mai mare decât energia necesară pentru formarea de posturi vacante individuale sau atomi dislocat, în care concentrația defectelor Frenkel din materiale metalice este mult mai mic decât restul defectelor punctuale.

defecte punctuale joacă un rol important în procesul de difuzie a ionilor metalici în formarea straturilor de oxizi de suprafață.

Când ionii de dopaj ale componentei de dopaj poate include un grilaj metalic de bază pentru a forma soluții solide de substituție sau de deplasare.

(Material în bine recoapte-) la

Bean, această valoare poate ajunge la zeci de grade. În acest caz, limitele sunt tulburări de bandă largă cristaline

cu cât energia rețelei cristaline. În toate cazurile, energia latice care cuprinde defecte de suprafață mai mare decât cuprinzând defecte liniare. Granița, care toți atomii aparțin simultan ambelor cristale învecinate (granule), denumit coerent (fig. 2.2, b), la frontieră altfel incoerent.

Crystal defecte zăbrele în metal promovează transformarea difuzie și fază. De exemplu, bine cunoscut mecanismul difuziei vacant atunci când atomii de elemente de aliere sau impurități sunt redistribuite în metal datorită mișcării secvențiale în locurile vacante. Interacțiunea dintre defecte, ceea ce duce la o scădere a energiei de rețea cristalină, este un fenomen comun pentru materiale metalice.

Porțiunea principală a materialelor structurale metalice produse de topire, dintre care tehnologia multietajate și determinate de proprietățile dorite ale materialului produs. O trăsătură comună a proceselor de topire a metalelor și aliajelor este de a încălzi materialele de minereu și produse semifinite la temperaturi ridicate peste punctul de topire al componentului celui mai refractar și apoi răcirea la temperatura de solidificare, și în continuare la temperatura camerei. Dependența elementelor de topire prin numerele lor în sistemul periodic prezentat în Fig. 2.4.

Procesul de solidificare a metalului topit însoțită de o schimbare a stării de agregare din lichid în solid. Structura comenzii rază scurtă de acțiune, atunci când un aranjament ordonat de atomi se aplică numai la cei mai apropiați vecini (tipic pentru corpurile lichide sau corpuri solide în stare amorfă) este modificată în timp ce la structura comandă rază lungă, când în mod substanțial întregul volum al materialului este observat aranjament regulat de atomi (caracteristic solide cristaline).

Volumul corpului în timpul solidificării acestuia este redus cu 2-6%, ceea ce se datorează unei scăderi a distanțelor interatomice. Efectul este mai mare caracteristica grila mai compactă din metal solidificat.

Prin scăderea volumului de metal așa cum se solidifică în structura reală a lingoului, sunt în general prezente macrodefects-fisuri, chiuvete, cavitate. Mai mult macrodefects solidificat metalic conține o cantitate mare de micro-defecte - posturi vacante, dislocații, defecte de stivuire, interfețe.

Orice tip de eterogenitate, cum ar fi compoziția, prezența impurităților, stres rezidual focare conductivitatea secțiunilor individuale, duce la o creștere a vitezei de coroziune. Pentru a elimina sau reduce aceste fenomene efectua astfel de operațiuni de fabricație ca călire, recoacere, etc.

Marea majoritate a materialelor metalice de construcție sunt aliaje multicomponente care conțin Alierea (introduse în mod specific pentru a asigura proprietățile necesare) și extrinsecă (care se încadrează în materialul minereului cu materiale în procesul de topire și procese metalurgice) elemente. Joining împreună componentele reacționând aliajelor se pot forma faze - structură omogenă (structura cristalină) și regiuni (concentrația componentelor) compoziția delimitate interfețe. Materiale structurale conțin, de obicei mai multe faze, cantitatea relativă de care poate varia semnificativ.

Fazele de compoziție constantă, sau compuși chimici numite intermetalloidami.

o rețea cubică cu fețe centrate.

Soluțiile solide pot exista în aliaj. Soluțiile solide sunt numite continuu în cazul în care se formează, în orice raport de amestecare.

Distinge soluții solide substitutionali și interstițiale. În soluții de atomi de substituție componente pot fi substituite unul pentru celălalt, în orice nod al grilajului. În soluții de introducere a atomilor solut situate în interstițiile grilajului solvent.

Pentru a descrie aliajele utilizate sau o diagramă de fază de echilibru a diagramei care reprezintă dependența structurii fazei, compoziția chimică la temperatură.