ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диффузионные покрытия металлами из "Коррозия и защита металлов 1959 " Окисление металлов при их нагревании приносит промышленности большие убытки. Вследствие того что стойкость обычных железных сплавов против газовой коррозии крайне невелика, изделия, предназначаемые для работы при высоких температурах, изготовляют из специальных жаростойких сплавов или, если возмо жно, наносят покрытия, повышающие устойчивость обычных железных сплавов против действия газовой коррозии. Повышение жаростойкости металла достигается насыщением его поверхностного слоя алюминием (алитирование). кремнием (силицирование), хромом (термохромирование). Практикуются также процессы насыщения сплавами алюминий-кремний, хром-кремний. Для защиты стальных изделий от атмосферной коррозии применяют насышение их поверхности цинком. [c.153] Диффузионное покрытие заключается в сов1местном нагревании защищаемых изделий и металла покрытия в виде порошка при определенной температуре. Процесс можно осуществлять также путем нагрева изделий в атмосфере паров летучих соединений металлов. Защитный слой, полученный таким способом, представляет собой сплав железа с металлом покрытия. [c.153] На взаимодействие твердых тел с окружающей средой сильное влияние оказывают дефекты структуры в твердых телах. Так, возрастание коэффициентов диффузии в деформированном металле в сравнении с недеформированным обусловливается образованием и развитием дефектов структуры — искажениями решетки и микротрещинами. В процессе получения диффузионных покрытий, когда в поверхностном слое образуется твердый раствор внедрения или твердый раствор замещения, также происходит искажение решетки основного металла. Эти искажения иногда могут быть столь значительными, что приводят к потере упругой устойчивости решетки и разрушению поверхностного слоя металла. Разумеется, что в этом случае образование диффузионных покрытий невозможно. [c.154] Образование устойчивых диффузионных слоев без нарушения сплошности твердого тела возможно лишь при условии, когда решетка насыщаемого металла не претерпевает сильного искажения в местах образования покрытий. Установлено, что одним из решающих факторов, определяющих возможность образования диффузионных покрытий, является соответствие в размерах атомных диаметров покрываемого металла и диффундирующего вещества, а именно различие в размерах атомных диаметров применительно к железу не должно превышать 15—16%. [c.154] На рис. 95 показана растворимость элементов в железе и его оплавах при комнатой температуре, а также показана граница, характеризующая возможность образования диффузионного покрытия тем или иным элементом. Элементы, расположенные справа от этой границы, диффузионных покрытий не дают образовывать диффузионные покрытия могут лишь элементы, расположенные слева от этой границы. [c.154] Для определения постоянных А к В обычно составляют два уравнения с известными толщинами слоев, получаемых экспериментально, после чего рассчитывают толщины покрытий, которые образуются при любых других режимах их нанесения. [c.155] Цинкование применяется преимущественно для покрытия мелких скобяных изделий и деталей электрооборудования. После пескоструйной очистки изделия загружают в барабаны для покрытия совместно с цинковой пылью и окисью цинка. Последняя предотвращает спекание смеси в печи. На 100 кг изделий загружают от 5 до 10 кг смеси в порошке. Практически смесь содержит 90°/о цинка и 10 /о окиси цинка. Барабан медленно нагревают в печи до 440° и выдерживают при этой температуре 2—4 час. [c.155] Диффузионный слой цинкового покрытия отличается заметной пористостью и неравномерностью по толщине. [c.156] Алитированием называется процесс насыщения алюминием поверхностных слоев стали, чугуна или меди диффузионным способом. Этот процесс предназначен для повышения жаростойкости изделий. [c.156] Алюминий диффундирует в поверхность металла при высокой температуре и образует, например, с железом сплав, содержащий соединение РеАЦ. [c.156] Жаростойкость алитированных изделий повышается приблизительно в 10 раз (рис. 99). [c.157] Для устранения хрупкости диффузионного слоя алитированные изделия подвергают отжигу при температуре до 900° в герметически закрытых ящиках со смесью кварцевого песка и сухого древесного угля. Продолжительность отжига 3 часа. [c.157] Процесс термохромирования или диффузионного хромирования аналогичен описанному выше процессу алитирования. [c.158] Насыщение хромом простой углеродистой стали повышает ее жаростойкость, твердость и сопротивление износу. [c.158] Для термохромирования применяется металлический хром или феррохром в порошке. Кроме того, в состав смеси для термохромирования входят каолин (для предохранения от спекания) и хлористый аммоний (для создания неокислительной атмосферы). [c.158] Процесс термохромирования протекает при температуре 1000—1150° в течение 20 час. и более. Толщина диффузионного слоя составляет 0,02—0,05 мм. [c.158] Жаростойкость термохромированной стали (рис. 100) повышается до 800°. Выше этой температуры поверхностные слои стали обедняются хромом из-за диффузии последнего в более глубокие слои металла, вследствие чего жаростойкость стали резко падает. [c.158] Наряду с диффузией хрома во внутренние слои металла совершается прощесс диффузии углерода в противоположном направлении с образованием карбидов хрома. Высокая твердость термохромированной стали обязана образованию на поверхности металла именно этих соединений. [c.158] После диффузионного хромирования увеличиваются вес и объем изделий размеры их приблизительно возрастают на величину, равную толщине диффузионного слоя. [c.159] Добавки кремния к простой углеродистой стали (в пределах растворимости кремния в железе в твердом состоянии) повышают жаростойкость стали (до 800—850°), а также коррозионную стойкость в ряде кислот (азотной, соляной). [c.159] Вернуться к основной статье