Подпишитесь на обновления сайта. Получайте новые статьи на почту:

ВЛИЯНИЕ МИКРОДОБАВКИ БОРА НА КОРРОЗИОННО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННОЙ ХРОМОМ СТАЛИ

УДК 620.193.01

 Л.О. ЧУНЯЕВА, канд. техн. наук, А.А. БЫКОВ

 

У статті викладені результати корозійно-електрохімічних досліджень проведених на дифузійно-хромованих вуглецевих сталях 45 з мікрододатками бора від 0,5 до 2%.

Доведено, що введення 1% бора в шихту для хромування є оптимальним для підвищення корозійної стійкості дифузійного шару на сталі 45.

Цель исследования – определить влияние микродобавок бора, при диффузионном карбидном поверхностном легировании хромом, на коррозионно-электрохимическое поведение защитного слоя, сформированного на углеродистой стали.

 Методика проведения исследования. Объектом исследования были образцы стали 45, диаметром 10-20мм и толщиной 5-10мм. Легирование хромом проводили, используя дополнительно микродобавки бора от 0,5 до 2%. Длительность легирования составляла от 30 мин до 8 часов (0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 ч.).

Полученные после защиты образцы использовали для дальнейших исследований, состоявших в снятии анодных потенциодинамических и стационарных поляризационных кривых, от потенциала коррозии до 0,5-0,6 В, в насыщенном растворе NaCl, и в 4М NaCl. При измерении использовали хлорсеребряный электрод. В работе все потенциалы пересчитывали на стандартную водородную шкалу.

Коррозионные испытания продолжительностью 24, 72, 150-200, 700-1000 часов проводили, измеряя время от установления потенциала коррозии и определяя переход в раствор железа, с помощью атомно-абсорбционного анализа. Анализ вели на спектрофотометре фирмы «Перкин-Элмер» модель 503, пользуясь водными растворами сравнения. Исходные пробы разбавляли в 5 раз, пламя ацетилен-воздух, расчет вели по калибровочным графикам.

Обсуждение результатов.

Прежде чем перейти к анализу полученных результатов, рассмотрим возможные виды дефектности защитного слоя, их отражение в коррозионных и электрохимических данных, возможность обнаружения. Следует учесть, что при диаметре сквозных дефектов 2-3мкм, железо переходит из основы в раствор в нейтральных, слабокислых и щелочных средах, продукты коррозии за 6-70 часов забивают поры, обеспечивая высокую защитную способность слоя [1].

Сама карбидо-хромовая фаза имеет стойкость, близкую к стойкости индивидуальных карбидов, т.е. очень высокую.

Контроль потенциала и снятие поляризационных кривых позволяет определить в защитном слое пористость и склонность пор к пассивации или растравливаннию. Длительные коррозионные испытания в различных средах дают сведения о скорости протекания этих процессов [2]. Для сравнения качества образцов нужно было подобрать испытательный раствор так, чтобы полученные данные были достаточно объективны. Вначале для такой оценки использовали насыщенный раствор хлорида натрия. Однако в ходе испытаний соль кристаллизовалась на поверхности образцов, поэтому в дальнейшем использовали 4М раствор NaCl.

Для облегчения процедуры сравнения качества были введены балльная оценка и время защитного действия карбидного слоя (t ЗАЩ), соответствующее времени испытаний до появления пор. Для оценки образцов в баллах измеренные потенциалы коррозии разбивали на три группы.

1-я группа: потенциалы от –0,27 до –0,15В.

2-я группа: потенциалы от –0,15 до 0,1В.

3-я группа: потенциалы положительнее 0,1В.

В таблице 1 представлены результаты оценки качества в зависимости от присутствия в шихте бора при длительности легирования 5 часов. Количество образцов было различным, поэтому, если испытывали только одну серию образцов, то время защитного действия имеет одно значение (время появления пор на образце), а если серий образцов было несколько, то один интервал t ЗАЩ.

Согласно таблице 1 содержание бора выше 1% не улучшает качество, поэтому дальнейшие исследования проводили, добавляя в шихту 1% В.

В ходе коррозионных испытаний потенциал колеблется, сдвигаясь от первоначального значения то в положительную, то в отрицательную сторону из-за протекания двух конкурирующих процессов: анодного растворения железа и закупорки пор продуктами коррозии. Резкий сдвиг в отрицательную сторону свидетельствует о появлении активного очага растворения железа. Как правило, на хороших образцах через 30 минут после погружения в 4М NaCl потенциал сдвигается в отрицательную сторону (первичное растворение), а затем, после 6-72 часов сдвигается в положительную до 0,0-0,2 В (закупорка пор). Через некоторое время снова начинался сдвиг в отрицательную сторону, затем резкий скачек до –0,27-0,35 В и на поверхности появлялось видимое коррозионное поражение. Влияние введения бора в шихту видно из таблицы 2.

Потенциалы коррозии для серий из 5 образцов измерены сразу после погружения и после 1 часа выдержки в 4М NaCl. Время легирования 5 часов.

Потенциалы коррозии (таблица 3) в момент погружения практически одинаковы, или даже отрицательнее при наличии бора, но плотность анодных токов существенно меньше, то есть процесс закупоривания пор идет быстрее.

Анализ влияния бора при разной длительности легирования показывает, что независимо от длительности легирования влияние бора сказывается слабо. В таблице 4 представлены результаты электрохимической оценки качества (среднее из трех (3х) образцов) для двух серий (с бором и без) с различным временем легирования.

Анализ данных по всему массиву образцов показал, что после 1-2 часов легирования характеристики образцов, полученные при испытаниях в 4М NaCl, соответствуют образцам хорошего качества. Первый максимум стойкости не связан точно с определенной длительностью легирования. В одних сериях он соответствует 1 часу, в других 2, а иногда приходится даже на 4 часа легирования, однако, всегда дальнейшее увеличение времени легирования приводило сначала к некоторому снижению характеристик, а затем снова вырисовывался максимум или плато при 4-8 часах. Для серий, результаты испытаний которых приведены выше, максимумы соответствуют 2 и 6 часам при легировании в шихте для чистого хромирования, и 5 и 7 часам при легировании в шихте с микродобавкой бора.

Проведение коррозионно-электрохимических испытаний в кислой среде показало, что в ней время защитного действия при легировании меньше 3х часов мало (100-150 часов) по сравнению с образцами, легированными в течение 3-8 часов (300-600 часов).

Результаты коррозионных испытаний для серии образцов представлены в таблице 5. Скорость растворения железа вычисляли из данных атомно-абсорбционного анализа.

* Прочерк означает, что количество растворившегося железа меньше определяемого анализом.

Результаты дальнейших исследований по изучению влияния микродобавки бора (1%) на процесс формирования слоя при диффузионном карбидном поверхностном легировании углеродистых сталей будут темой следующей статьи.

 

Список литературы: 1. Колотыркин Я.М., Новаковский В.М., Заец И.И. и др. // Защита металлов.- 1984.-Т.20, №1.-С. 3. 2. Колотыркин Я.М., Новаковский В.М., Заец И.И. и др. Поверхностное противокоррозионное легирование черного металла карбидообразовате­лями.// Защита металлов.–1984.–Т. 20, №1.– С. 3-13.

Понравилась статья? Расскажите друзьям.
Общайтесь с нами:

Добавить комментарий