Структурата на метала и неговия ефект върху корозионни процеси

Корозия и защита от корозия

Механизмът на образуване на повърхностни съединения, тяхната адхезия към метал и влияние на свойствата на процеса на корозия. На свой ред, тези показатели се определят от структурата и състава на метала по много начини.

Повечето метали с изключение на метални чаши имат кристална структура. Точките на решетъчни разположени положително заредени йони и електрони, които се движат свободно в метала.

Решетката, който в допълнение към връх атом или йон зает центъра, наречен тяло. Такава кристална структура са литий, натрий, калий, ванадий, хром и желязо (при температури до 900 ° С).

-желязо (в температурния диапазон 900-1400 ° С).

В шестоъгълна клетка има основа шестоъгълник. Съгласно този принцип кристализира берилий, магнезий, кадмий, титан и др.

Различават се също близо кристалографски опаковани равнина на решетката.

В някои случаи, кристалографската структура определя устойчивост на корозия на метали и техните сплави.

действителните метални материали обикновено са поликристални, т.е. състоят от множество отделни кристали, които обикновено са с неправилна форма и се наричат ​​кристалити или зърна. За разлика от идеалното кристалната решетка, в която са разположени атоми строго периодично, реалните кристали са винаги нарушения на редовността на структура (неправилност), които се наричат ​​дефекти. Основните причини за липсата на реални структурни метални материали са идеални кристално състояние, nonequilibrium условия на метал кристализация, присъствието в състава на легиращи и примеси елементи, кристална решетка деформация поради излагане на продукта по време на производството на механични, термични, радиация и други фактори.

В момента има няколко начина за класифициране на дефекти в метални структурни материали:

морфологично - външно, вътрешно прилагане, в ставите и др.;

произход (генетичните характеристики) - леене, заваряване, термично, деформации, корозия и др .;

Структурните характеристики - пукнатини, шупли, излишък фаза на неметални включвания, зърно граници и т.н .;

геометрични размери - макро (> 1 mm), микро (

200-1000mkm) и субмикронна (

0,1-200 микрона) дефекти;

от геометрични характеристики - точки, линии, двуизмерен.

Дефекти променят кристалните решетки на желаните свойства на метали засягат нейните химически и електрохимически характеристики. Дефекти структура пред металната повърхност имат висока реактивност и са

първите центрове на корозия. Излишни концентриран при линейни размествания и границите на зърната на дупки. Това разделяне може да подобри окислението на метал да се улесни образуването на вдлъбнатини. Всякакъв вид хетерогенност подобрява химически, така и електрохимична корозия.

Има четири основни типа точка дефекти - места, заместители и интерстициални примесни атоми разместени атома, Frenkel дефекти. Позиции (фиг. 2.1, а) са най-често срещаните дефекти точка и са свободни възли в решетката.

Образуването на места, на първо място, да допринесе за термичните вибрациите на атомите. Позиция да възникне, когато е подложен на метал стрес, радиация и др. В образуването на кристалната решетка места е нарушена, и до него съседни атоми са изместени от равновесие позиция. Например, за метали с кубична (FCC) масив лице центриран се компенсира до най-близките атоми е 0.84% ​​от interatomic разстоянията (в посока на работа), на втория слой на атома - 0.25% (по посока на свободните места), за третия слой - 0.03% (към позиция).

Технически чисти метали, които включват структурни материали винаги съдържат примеси атоми в структурата на въвеждане и / или заместване (фиг. 2.1 грама), които не са само физически дефекти, но също така и химическата природа. Онечиствания атоми са в заместители сайтове решетка, замяна на атома на основния метал. Въвеждане на примеси атоми са разположени в междините на кристалната решетка (фиг. 2.1 гр). При образуването на междинните атоми сплави се появи, ако атомното отношение на диаметрите на първични и разтворените метали не надхвърля 0.59.

За подобни дефекти са разместени атоми (Фигура 2.1 б.) - атомите на основния метал, изместени от техни равновесни позиции в интерстициалното пространство. Предпочитани места на разместени атоми са най обем кухини, защото в този случай нарушаването на решетка ще бъде минимално.

Обучение места и изкълчени атоми могат да настъпят едновременно. В този случай, двойката образувана дефекти, Frenkel дефекти, наречени (фиг. 2.1). Времето, необходимо за образуването им енергия, е значително по-висока от необходимата за образуване на отделни места или разместени атома енергия, при което концентрацията на Frenkel дефекти в метални материали е много по-ниска, отколкото останалата част на дефекти точка.

Точка дефекти играят значителна роля в процеса на разпространение на метални йони в образуването на филма на повърхността оксид.

Когато допинг йони на компонент допинг могат да включват основен метал решетка да образуват твърди разтвори заместване или изместване.

(В добре темперирани материал) до

Bean, тази стойност може да достигне десетки градуса. В този случай, границите са широки нарушения лента кристална

толкова по-висока енергия на кристалната решетка. Във всички случаи, енергията на решетка, съдържаща повърхностни дефекти по-голяма от включващ линейни дефекти. Границата, което всички атоми едновременно принадлежат към двата съседни кристали (зърна), наречен последователна (фиг. 2.2, б), в противен случай непоследователен граница.

Кристалната решетка дефекти в метала насърчава преобразуването на дифузия и фаза. Например, добре известно вакантно дифузия механизъм когато атоми на легиращи елементи или примеси се преразпределят в метала поради последователното движение на свободните места. Взаимодействие на дефекти, водещи до намаляване на кристална решетка енергия, е често срещано явление за метални материали.

Основната част от метални структурни материали, получени чрез топене, на които технологията на многостепенен и определя от желаните свойства на материала, произведени. Обща характеристика на процеса на топене на метали и сплави е за отопление на руда материали и полуфабрикати продукти на високи температури над точката на топене на най огнеупорен компонент и след това охлаждане до температура на втвърдяване, и след това до стайна температура. Зависимост на елементи на топене от техните номера в периодичната система, показана на Фиг. 2.4.

Процесът на втвърдяване на стопения метал придружено от промяна на общата си състояние от течност към твърдо вещество. Структурата на къси разстояния ред, когато подредба на атоми се отнася само до най-близките съседни (типични за течни органи или твърди тела в аморфно състояние) се променя, като в структурата на далечни разстояния ред, когато по същество целия обем на материала се наблюдава редовно подреждане на атомите (характеристика кристални твърди вещества).

Обемът на тялото по време на втвърдяване се намалява с 2-6%, което се дължи на намаляване на interatomic разстояния. Ефектът е по-голяма от по-компактен решетка характеристика на втвърдения метал.

Чрез намаляване на обема на метала, тъй като се втвърдява в реалната структура на слитъка, са обикновено присъства macrodefects-пукнатини, мивки, кухина. Освен macrodefects затвърди метал съдържа голямо количество микроорганизми дефекти - места, изкълчвания, подреждане недостатъци, интерфейси.

Всеки тип на хетерогенност, като състава, наличието на примеси, остатъчно напрежение огнища проводимост на отделните секции, води до увеличаване на скоростта на корозия. За да се премахне или намали тези явления се провеждат такива производствени операции като закаляване, отгряване и т.н.

По-голямата част от метални материали на конструкцията са многокомпонентни сплави, които съдържат легиране (специфично въведени за осигуряване на необходимите свойства) и външна (попадащи в руда материал с материали в процеса на топене и металургични процеси) елементи. Присъединяването заедно компонентите реагират сплави могат да образуват фази - хомогенна структура (кристална структура) и състав (концентрация компонент) региони, обградени интерфейси. Структурните материали обикновено съдържат няколко фази, относителното количество на който може да варира значително.

Фазите на постоянен състав, или химични съединения, наречени intermetalloidami.

кубична решетка лице центрирано.

Твърдите разтвори могат да съществуват в сплавта. Твърдите разтвори са наречени непрекъснати ако те се образуват по всяко съотношение на смесване.

Разграничаване заместители и интерстициални твърди разтвори. В разтвори на заместване атома компоненти могат да бъдат заместени за всеки друг във всеки възел на решетката. В разтвори на въвеждане на разтворените атоми, намиращи се в междините на решетка разтворител.

За да се опише сплави, използвани или равновесна фаза диаграма на диаграмата представлява зависимостта на структурата на фаза, химическия състав на температура.