ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механохимический эффект на железе и его сплавах из "Механохимия металлов и защита от коррозии " Нами исследовалась кинетика механохимического эффекта в условиях активационного контроля катодного процесса (водородная деполяризация) и активного анодного растворения железа при пластическом деформировании с постоянной скоростью [2]. [c.66] Проволочный образец из стали Св-08 с 0,08% С, диаметром 1 мм подвергали отжигу в вакуумной печи при 920 С. Электролитом служил водный раствор 7-н. H2SO4. Благодаря кратковременности опыта (2—3 мин) было исключено влияние диффузии водорода в металл и деформационного старения. [c.66] Растяжение образца на разрывной машине в электрохимической ячейке выполняли с постоянной скоростью 34%/мин. При этом длина рабочей части, соприкасающейся с электролитом, оставалась неизменной и равной 10 мм. Скорость анодного растворения определяли путем непрерывной регистрации силы тока между деформируемым образцом и аналогичным ему недеформи-руемым, играющим роль катода в такой модели коррозионной пары, работа которой активируется деформацией. Для регистрации использовали самописец типа Н-373, который благодаря фотоэлектрическому усилителю постоянного тока отвечает требованиям микроамперметра с нулевым сопротивлением. В опытах с разомкнутой цепью общий электродный потенциал деформируемого образца измеряли относительно 2-н. ртутно-сульфатного электрода сравнения. Регистрация выполнялась также самописцем Н-373, работавшим в режиме милливольтметра с высоким входным сопротивлением. [c.66] На рис. 8 представлена зависимость силы анодного тока, изменения потенциала деформируемого образца и нагрузки от степени деформации. Как видно из графика, нагружение ниже макроскопического предела текучести в области деформации 0,5% вызывает появление незначительного анодного тока, тогда как пластическая деформация сопровождается резким его увеличением. В полулогарифмических координатах эти кривые приведены на рис. 9. На участке АБ характер кривой i соответствует уравнению (81). На стадии деформационного упрочнения наблюдается четкая линейная корреляция между его величиной (кривая Р) и деформационным приростом тока (кривая i) в соответствии с линейным приближением теории. [c.67] Действительно, изменение электродного потенциала Дфс , 10 мВ, поэтому в данном случае справедливо линейное приближение кинетических уравнений. По этой же причине концентрационная поляризация могла не учитываться и условия опыта соответствовали требованиям методики Стерна [50] для расчета скорости растворения по величине поляризационного сопротивления. [c.67] Приближенное сопоставление Аф и Аф здесь правомерно, так как весь металл образца активируется и анодная поляризуемость становится намного меньше катодной из-за изменений соотношения площадей, на которых преимущественно развивается та или иная реакция (поскольку изменения потенциалов менее 10 мВ, пригодна приближенная методика Стерна [50] с учетом Ьа, как это часто принимается). Подтверждением сказанного является совпадение величины Афобр 7,2 мВ, вычисленной по формуле (127), с измеренной Аф = 7,4 мВ. [c.68] Дальнейшее изучение [571 механохимического растворения различных металлов (Fe, Мо, Си, Ni) при непрерывном растяжении с различной постоянной скоростью при контролируемом потенциале вблизи потенциала коррозии показало, что сила тока с увеличением степени и скорости деформации нарастает. В случае железа и молибдена механохимический эффект был значительно более высоким, чем у меди и никеля, и, кроме того, в слу чае молибдена наблюдался переход тока через максимум (не получивший удовлетворительного объяснения). [c.70] Теоретическая интерпретация. [571 основана на концепции короткоживуш,их активных центров — кристаллографических плоскостей с высоким индексом (т. е. с менее плотной упаковкой атомов и потому более химически активных по сравнению с плоскостями низкого индекса). Такие плоскости образуются на поверхности образца в процессе пластической деформации при выходе ступенек скольжения. Время жизни активных мест определяется встречным процессом их коррозионного растворения с последую-ш,им переходом в более плотноупакованные плоскости низкого индекса. Кромки или ребра ступенек скольжения также рассмат-риваются как активные центры, хотя и менее интенсивные. Однако приведенная интерпретация представляется недостаточной и противоречивой. [c.70] Эта простая зависимость получена в работе [57 ] путем громоздких вычислений на основе модельных представлений, хотя в итоге определение констант выполнено путем подгонки к экспериментальным данным. Вместе с тем подобная степенная зависимость позволяет удовлетворительно подобрать константы для любых экспериментальных данных, изображаемых монотонной кривой (метод наименьших квадратов), и потому не может служить доказательством справедливости исходных предпосылок. Несостоятельность концепции коррткоживущих активных цед-. тров видна из сопоставления многочисленнщ экспериментальных данных для статического (ступенчатого) и динамического (непрерывного) нагружения металла в активном состоянии—размер механохимического эффекта оказывается одного порядка величины. [c.71] В нейтральных электролитах стационарный потенциал электрода из армко-железа весьма чувствителен к проявлению механохимического эффекта. На рис. 12 приведена зависимость раз-благораживания стационарного потенциала отожженного (при 920° С в вакууме) армко-железа электроннолучевого переплава от степени деформации (скорость деформации 0,002 с ). Потен- . . [c.71] Влияние напряжений на скорость коррозии в 7-н. растворе серной кислоты и скорости деформации на анодное растворение в этом же электролите изучали на проволочных образцах низкоуглеродистой стали Св-08 (диаметром 2 мм), предварительно отожженных в вакууме (при 920° С). Методика была описана выше. Параллельно определяли потери массы на аналогичных образцах, предварительно деформированных до заданного уровня. [c.72] Установлена (рис, 13, стр. 73) связь между анодным током растворения, уменьшением потенциала и потерей массы металла для характерных участков кривой растяжения в области упругой (точка 2) и пластической (точки 3, 4, 5) деформаций. Это подтверждает возможность прогнозирования скорости коррозии деформированного металла по данным экспрессного определения величины механохимического эффекта в динамическом режиме нагружения. [c.72] Обнаружена также линейная зависимость приращения анодного тока от скорости деформации для каждого значения деформации на стадии деформационного упрочнения (рис. 14). [c.72] Исследования показали, что скорость коррозии возрастает с увеличением степени пластической деформации (наклепа), а коррозионное разрушение локализуется преимущественно по плоскостям скольжения. Пластическая деформация значительно ускоряет анодную реакцию, но почти не влияет на скорость выделения водорода. Корреляции между содержанием углерода (и других примесей) и током обмена водорода не обнаружено. Авторы объясняют влияние наклепа на скорость коррозии выходом на поверхность металла дислокаций, которые служат местами предпочтительного растворения. [c.74] Поскольку при ступенчатой пластической деформации проволоки кручением существенно изменяется микрорельеф поверхности, для получения более достоверных поляризационных характеристик было проведено исследование [2, 61 ] массивных образцов из стали 20. Образцы подвергали деформации одноосным растяжением в режиме статического нагружения. Электролитом служили растворы серной и соляной кислот. [c.74] Рабочую поверхность цилиндрических образцов (диаметр 4 мм, длина выделенной рабочей части 10 мм) из отожженной в вакууме (950° С, 2 ч) стали 20 подготовляли так, чтобы было исключено влияние предшествующей механической обработки. В электрохимическую ячейку образцы устанавливали на машине и деформировали ступенями. На каждой ступени деформации снимали поляризационные кривые в гальваностатическом режиме. [c.74] На рис. 17 приведены анодные поляризационные кривые, свидетельствующие о снижении механохимического эффекта при максимальной деформации (стадия динамического возврата). Для сравнения дана анодная кривая для этих же материалов, но про-. шедших закалку с 830° С в масле. Как и следовало ожидать, после термической обработки различия термодинамических потенциалов металла, связанные со степенью деформации, исчезли. [c.75] Следовательно, экструзию металла целесообразно выполнять при максимальных степенях деформации, когда разрушаются дислокационные скопления и понижается механохимическая активность металла, т. е.- повышается его сопротивление коррозии. [c.76] Вернуться к основной статье