ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Карбид титана и карбид ниобия из "Коррозия и защита от коррозии Том 3 " Теория обеднения границ зерен хромом не только объяснила большое число экспериментальных фактов, связанных с МКК нержавеющих сталей, но и позволила сформулировать эффективные способы борьбы с указанным видом опасного коррозионного разрушения. Эти способы имеют огромное практическое значение, так как сделали возможным широкое применение нержавеющих сталей, в частности, в виде сварных изделий. [c.56] При производстве нержавеющих сталей в качестве стабилизирующего элемента чаще всего используется титан. Это обусловлено тем, что вследствие более низкого атомного веса для связывания в карбид одного и того же количества углерода необходимо меньшее количество металла. Кроме того, титан менее дефицитен. [c.57] Низкоуглеродистые стали обладают высокой стойкостью к МКК и имеют ряд преимуществ по сравнению со сталями, стабилизированными титаном. Так, эти стали устойчивы к ножевой коррозии [108, 121, 142, 164—167], а также обладают более высокой стойкостью к общей коррозии в окислительных средах. Они более пластичны, отсутствие карбидных и карбонитридных включений стабилизирующих элементов улучшает обрабатываемость сталей и качество поверхности проката. [c.57] В большом числе работ было обнаружено, что коррозионная стойкость нержавеющих сталей, особенно в окислительных средах, существенно зависит от способа их стабилизации против МКК. [c.57] Несмотря на то, что такой участок и ранее наблюдался на анодных потенциостатических кривых нержавеющих сталей [168—170], объясгрния он не получил. Впервые активационный участок был связан с содержанием титана в стали в работе 97], в которой было установлено, что максимальная величина тока на этом участке возрастает при увеличении отношения Ti С в стали. Затем этот вывод получил подтверждение в исследованиях [5, 171, 172,, 177]. В работе [172] и более прямым способом в работе [177] была установлена довольно четкая корреляция между содержанием карбида титана в стали и плотностью анодного тока в максимуме активационного участка. [c.58] Таким образом, на рис. 13 (кривые 1 и 2), а также результатов работ [5, 172] следует, что активационный участок на сталях, стабилизированных титаном, совпадает с областью потенциалов, в которой карбид титана подвергается интенсивному окислительному растворению. Можно, однако, отметить, что активационный процесс на стали, связанный с селективным растворением карбида титана осуществляется несколько легче (начинается при более отрицательных потенциалах), чем окислительное растворение компактного карбида титана (рис. 13). По-видимому, это является следствием большей реакционной способности высокодисперсных частиц карбида титана в стали. Обращает на себя внимание также тот факт, что максимум активационного участка стали обычно расположен отрицательнее пассивационного максимума карбида титана (рис. 13). По-видимому, прохождение анодного тока на стали через максимум следует рассматривать как результат уменьшения суммарной поверхности растворяющихся карбидных частиц при повышении потенциала. [c.59] Однако анализ результатов [5] показывает, что при потенциалах активационного участка стали на окислительное разложение карбида титана затрачивается лишь небольшая доля ( 20%) суммарного анодного тока. Следовательно, скорость анодного процесса на этом участке возрастает, главным образом, за счет увеличения скорости растворения стали. Избирательное растворение карбида титана как бы катализирует ее растворение. Этот интересный и важный эффект, очевидно, проявляющийся и во многих других случаях избирательного растворения фазового включения [10J, требует дальнейшего исследования. Применительно к рассматриваемому случаю было высказано предположение о двух причинах. [c.60] В соответствии с изложенным, повышение содержания карбида титана в стали должно усиливать ее растворение в области активационного участка. Действительно из экспериментальных наблюдений следует, что при этом активационный участок стали смещается в отрицательную сторону, увеличивается его протяженность и, соответственно, возрастает ток в максимуме этого участка [5, 97]. Причем, удалось показать, что любой способ повышения содержания карбида титана в стали обеспечивает указанный эффект увеличение содержания титана и углерода [5, 97, 172, 177], применение соответствующих режимов термообработки [172, 177], обогащение поверхностных слоев стали карбидом в результате ее растворения в активной и переходной областях [5]. [c.60] Если принять во внимание, что скорость коррозии стали 1Х18Н10Т в рассматриваемых условиях составляет примерно 0,5 г1м -ч [107], то из приведенных результатов следует, что частицы карбида титана могут растворяться из структуры стали при потенциале ее коррозии со скоростью примерно в 1000 раз большей, чем сталь. В то же время, не установлено существенного преимущества в коррозионной стойкости стали перед карбидом ниобия. Из электрохимических измерений можно заключить (рис. 18), что при фкор стали возможно осуществление анодного процесса на карбиде ниобия со скоростью, несколько большей, чем скорость коррозии стали. [c.65] Степень отрицательного влияния частиц карбида титана на коррозионную стойкость сталей в окислительных средах во многом определяется их распределением по структуре стали. При равномерном распределении избирательное растворение этих частиц будет обеспечивать некоторое увеличение общей скорости коррозии стали, уменьшающееся по мере вытравления карбида титана [5]. [c.66] Если в электролите имеется достаточное количество активирующих анионов, то вытравливающаяся частица карбида титана может служить очагом для последующего развития питтинга. По-видимому, по этой причине стали, стабилизированные титаном, обладают пониженной стойкостью к питтинговой коррозии [180, 181]. [c.66] Особенно большую опасность избирательное растворение частиц карбида титана, как и всякой другой селективно травящейся фазы, должно представлять в тех случаях, когда эти частицы образуют в структуре сплава протяженные цепочки, например, по границам зерен. Разрушение при этом будет носить чрезвычайно опасный межкристаллитный характер. Причем, с учетом сказанного на стр. 8 и 60 цепочки карбида не обязательно должны быть сплошными, достаточно, чтобы растворяющиеся вокруг них зоны твердого раствора смыкались между собой. [c.66] В последние годы было установлено [119, 188, 190], что в сталях, подвергнутых высокотемпературной закалке, а также в околошовной зоне их сварных соединений на границах зерен образуются цепочки карбидов стабилизирующих элементов. Эти результаты в сочетании с изложенными выше данными о коррозионно-электрохимических свойствах карбида титана и карбида ниобия позволяют высказать новую точку зрения на одну из основных причин ножевой коррозии нержавеющих сталей, стабилизированных титаном. Эта точка зрения, в основном, сводится к избирательному растворению расположенных по границам зерен частиц карбида титана и катализирующему влиянию этого процесса на растворение прилегающих участков стали. [c.68] Убедительные результаты, подтверждающие изложенную точку зрения, были получены в работе [175], в которой с помощью электронного микроскопа исследовались до и после травления в кипящей 65%-ной HNO3 тонкие срезы из зоны, непосредственно прилегаклщей к оплавленному металлу шва сталей, стабилизированных титаном и ниобием. Показано, что расположенные по границам зерен частицы карбида титана сильно корродируют, в то время как частицы карбида ниобия остаются практически без изменений. [c.68] Приведенные выше данные, а также результаты рис. 16 делают понятным наблюдаемый на практике порядок расположения сталей по их коррозионной стойкости в окислительных средах, а именно, стабилизированные титаном ста- билизированные ниобием с низким содержанием углерода. [c.68] Практически все авторы (кроме 200J) приходят к выводу, что на первом тафелевском участке основным анодным процессом является переход титана из карбида в раствор в виде четырехвалентных ионов (выход по току до 72% [194]). Балансными измерениями, включающими хроматографический анализ образующихся на аноде газов, проведенными при постоянных потенциалах на различных участках потен-циостатической кривой, установлено [194], что наряду с указанным процессом на поверхности карбида образуются окислы, расход тока на которые растет с потенциалом и положительное 1,8 в, становится значительным (--40% при 2,65 в). Эти результаты подтверждены импедансными измерениями и рентгеноструктурным анализом пленки, образующейся на поверхности карбида. [c.72] Вернуться к основной статье