ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эффекты, связанные с влиянием на горячую коррозию различных химических элементов из "Суперсплавы II Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок Кн2 " Прежде чеМ обсуждать влияние на горячую коррозию различных химических элементов полезно будет обобщить все известные сведения о механизмах развития горячей коррозии с указанием условий, при которых они становятся доминирующими. На рис. 12.15 представлена схематическая диаграмма, показывающая основные механизмы горячей коррозии и их специфические особенности, а на рис. 12.16 — области температур и составы газовой среды, при которых они доминируют. Здесь важно подчеркнуть, что при высоких температурах длительность начальной стадии горячей коррозии больше, чем при низких, и это следует учитывать при сравнении скоростей горячей коррозии при разных температурах. Значения скоростей, приводимые для разных механизмов на рис. 12.16, измерены уже на стадии развития горячей коррозии. Как видно, коррозионное разъедание при низких температурах сильнее, когда в газовой фазе присутствует SO3. Это связано с тей, что если SO3 отсутствует, осадок часто не становится жидким таким образом, присутствие SO3, способствующее формированию жидкофазного осадка, вызывает гораздо более сильное разъедание при пониженных температурах. Сульфидация возможна во всем температурном интервале, но как и в предыдущем примере, вызываемое ею разъедание при пониженных температурах не столь значительно, если осажденный слой конденсируется не как жидкая фаза. [c.78] Температурные области доминирования других механизмов были выбраны на основании приведенных ранее в этой главе сведений. Эта схема не учитывает влияние хлорида натрия. [c.78] Ниже рассмотрено влияние различных химических элементов на горячую коррозию сплавов. Классификация проведена по механизмам развития коррозии, представленным на схеме на рис. 12.15. Как следует из выщеизложенного, доминирующий механизм развития коррозии в каждом конкретном случае определяется условиями испытания. [c.80] Как никель, так и кобальт чувствительны к коррозионному разъеданию путем основного флюсования. В их поведении нет сколь-нибудь значительной разницы [9, 49]. Горячая коррозия чистого железа не изучена, так как при темйературах выше приблизительно 650 °С железо очень быстро окисляется даже в отсутствие условий для горячей коррозии. Эффекты, связанные с другими элементами, будут рассмотрены в той степени, в какой эти элементы влияют на сплавы на основе никеля, кобальта и железа. [c.80] Хром подавляет разъедание за счет основного флюсования в сплавах на основе никеля, кобальта и железа. Он вызывает понижение концентрации оксидных ионов до уровня, при котором взаимодействие с NiO, СоО и, возможно, оксидами железа становится невозможным. Если концентрация хрома достаточно высока для образования защитной окалины rjOj, сопротивление сплава горячей коррозии заметно возрастает. [c.81] Алюминий подавляет основное флюсование, если его концентрация достаточна высока для образования сплошной окалины AljOj. Однако, в отличие от хрома, он не предотвращает разъедания NiO и СоО окалин оксидными ионами. [c.81] Титан не оказывает никакого заметного влияния на коррозионную деградацию сплавов на основе никеля, кобальта или железа, если она происходит по механизму основного флюсования. Однако исследования влияния этого элемента были немногочисленны. [c.81] Тугоплавкие элементы, такие как молибден, вольфрам и ванадий, могут подавлять основное флюсование [50]. Оксиды этих элементов взаимодействуют с оксидными ионами и таким образом подавляют их взаимодействие с AljOj, NiO, СоО и т.д. Эффект сходен с влиянием хрома, но при использовании молибдена, вольфрама и ванадия для подавления основного флюсования существует опасность появления кислого флюсования. [c.81] Тантал также способен подавлять основное флюсование, но менее эффективно, чем хром. В то же время в противоположность другим элементам, упрочняющим твердый раствор, таким как молибден, вольфрам и ванадий, он не вызывает кислого флюсования. [c.81] Другие элементы, встречающиеся в составе суперсплавов или их покрытий, не оказывают явно выраженного влияния на горячую коррозию сплавов за счет основного флюсования. Покрытия, на которых в процессе работы образуется окалина из диоксида кремния, нежелательны из-за очень высокой чувствительности диоксида кремния к основному флюсованию. [c.81] Увеличение концентрации хрома в сплаве не увеличивает длительность начальной стадии газофазной кислой коррозии, однако вызывает снижение скорости коррозии на стадии развития [51]. Из литературных данных можно сделать вывод, что кобальт-хромовые сплавы обладают прекрастной стойкостью против низкотемпературной горячей коррозии [34]. [c.82] Некоторые кислородо-активные элементы (например, Y), добавляемые в сплавы для улучшения сцепления оксидной окалины с металлической подложкой, являются слабыми местами, по которым расплавленный осадок может проникать сквозь защитную пленку окалины [52]. Оксиды таких элементов часто как струны проходят через всю толщину окалины AI2O3 и легко вступают в реакцию с кислым расплавом осадка. В сплаве, однако, существуют и другие слабые места, через которые соль может проникать через оксидную пленку [52], так что само по себе присутствие в сплаве кислоро-до-активных элементов не слишком заметно сказывается на снижении длительности начальной стадии коррозии. [c.82] Большинство других элементов, присутствующих в суперсплавах и материалах покрытий этих сплавов, не оказывают сколь-нибудь значительного влияния на процесс газофазного кислого флюсования. Исключительно высоким сопротивлением кислотному флюсованию обладает окалина диоксида кремния, формирующаяся на поверхности некоторых покрытий. Эти оксиды слабо растворимы в кислых расплавах (рис. 12.12) и такие защитные окалины часто образуются на сплавах с достаточно высоким содержанием кремния. Использованию таких окалин как части системы защиты сплавов препятствует, однако, их высокая чувствительность к коррозионной деградации за счет основного флюсования. [c.82] Твердофазное кислое флюсование связано с присутствием в составе сплава некоторых тугоплавких элементов, особенно молибдена, вольфрама и ванадия. Для предотвращения такой формы горячей коррозии необходимо поддерживать концентрацию этих элементов на достаточно низком уровне. Точное значение допустимой концентрации зависит от условий работы сплава. Практически нет никакой разницы в коррозионном разъедании сплавов на основе никеля, кобальта и железа, имеющих в своем составе тугоплавкие элементы. За исключением хрома все другие элементы не оказывают никакого заметного влияния на процесс твердофазного кислого флюсования. Однако так как для стимулирования этой формы горячей коррозии требуется достаточно сильное окисление тугоплавких металлов, то все элементы, способствующие селективному окислению алюминия или хрома в составе суперсплава, в известном смысле могут рассматриваться как примеси, подавляющие твердофазное кислое флюсование. [c.83] Все остальные элементы, кроме хрома и алюминия, входящие в состав суперсплавов, не оказывают существенной влияния на стимулированную серой горячую коррозию. Имеют ся данные, свидетельствующие о важном значении отношени) концентраций титана и алюминия [53], однако роль титанг остается неясной и, возможно, все результаты следует от нести лишь на счет влияния алюминия. [c.84] В табл. 12.1 обобщены данные по влиянию основных элементов, входящих в состав суперсплавов, на различные механизмы развития горячей коррозии. В случае механизма, связанного с хлоридами в осадке, единственными элементами, оказывающими благоприятное влияние, являются титан и платина [54]. [c.84] Кроме отмеченных, возможно и другие механизмы развития горячей коррозии. Так, например, некоторые исследователи полагают, что существенный вклад в процесс деградации при горячей коррозии деталей газовых турбин могут вносить частички углерода, соударяющиеся с поверхностью материала [55]. [c.84] Вернуться к основной статье