Железо пленки оксидные

Интенсивность диффузии ионов железа в оксидной пленке -сильно зависит от температуры. На рис, 4.6 показан характер изменения константы скорости окисления железа в водяном паре в координатах Аррениуса. В области температур 570—630 °С происходит качественное изменение характера окисления, что объясняется изменением механизма окисления железа в соответствии с диаграммой равновесия железа в водяном паре. [c.128]

Если принять активность ионов железа равной 0,1, pH водн у катода 7,0, а парциальное давление кислорода на катоде таким же, как и в воздухе (0,2 ат), э. д. с. такого элемента составит 1,27 В. Это значение э. д. с. обеспечивается восстановлением кислорода на катоде и коррозией железа при исчезающе малом токе. На практике э. д. с. не достигает этого значения вследствие большой силы протекающего в системе тока, а также необратимого характера кислородного электрода и образования оксидной пленки на железе, но в целом, э. д. с. будет больше рассчитанной для двух платиновых электродов. [c.38]

Ионы хлора и, в меньшей степени, других галогенов нарушают пассивность или препятствуют ее возникновению на железе, хроме, никеле, кобальте и нержавеюш,их сталях. С точки зрения теории оксидной пленки, ионы С1 проникают в оксидную пленку через поры или дефекты легче, чем другие ионы (например SO ). Возможно также, что они могут коллоидально диспергировать оксидную пленку и увеличить ее проницаемость. [c.84]

Снижение скорости коррозии обусловлено пассивацией железа кислородом, о чем свидетельствуют значения потенциалов в насыщенной воздухом воде от —0,4 до —0,5 В, и в насыщенной кислородом воде (28 мл Оа/л) от 0,1 до 0,4 В. Вероятно, при повышенном парциальном давлении Оа поверхности металла достигает больше кислорода, чем может быть восстановлено в результате коррозионной реакции, излишек способен образовать пассивную пленку . Согласно оксидно-пленочной теории, избыток кислорода, предположительно, окисляет пленку FeO, при этом образуется другая пленка, имеющая лучшие защитные свой- [c.101]

Мы видели, что в сильных кислотах, например соляной, серной, диффузионно-барьерная оксидная пленка на поверхности железа растворяется при pH = 4. В более слабых кислотах, например уксусной или угольной, растворение оксида происходит при более высоком pH, поэтому скорость коррозии железа возрастает и начинается выделение водорода при pH = 5 или 6. Это различие объясняется [81 большей общей кислотностью или нейтрализующей способностью частично диссоциированной кислоты по сравнению о полностью диссоциированной кислотой при данном pH. [c.109]

Это уравнение справедливо для окисления меди и железа при низких температурах [16—18]. Часто бывает трудно различить логарифмическую и обратную логарифмическую зависимости из-за ограниченности времени, в течение которого можно получать данные по поведению тонкой пленки. Оба уравнения одинаково хорошо описывают кинетику образования оксидной пленки. При этом трудно оценить пригодность других типов уравнений, которые могут быть предложены, например кубического уравнения [c.194]

Наиболее эффективными легирующими компонентами, повышающими устойчивость железа к окислению на воздухе, являются алюминий и хром, особенно если использовать их с добавками никеля и кремния. Отмечено, что сплав 8 % А1—Fe обладает такой же устойчивостью к окислению, как и сплавы 20 % Сг— 80 % Ni [55]. К сожалению, применение стойких к окислению А1—Fe-сплавов ограничено их низкими механическими свойствами, малой прочностью защитных оксидных пленок и способностью алюминия образовывать нитриды, вызывающие охрупчивание. Некоторые из этих недостатков А1—Fe-сплавов преодолеваются посредством легирования хромом. [c.204]

Теоретически этот потенциал для железа можно рассчитать, исходя из предположения, что при равновесии активность ионов Fe " , в соответствии с приведенными выше результатами обсуждения состава оксидных пленок на железе в водных средах (см. [c.225]

Например, для алюминия, который в обычных условиях всегда покрыт на воздухе тонкой пленкой оксида А1,0з (см. стр. 202), имеем А = 26,97 Рм = = 2,7 Мг/м М = 101,91 п = 2 Ро = 3,2 Мг/м , так что формула (6-3) дает К = = 1,6. В то же время, например, для железа Л < 1, вследствие чего сплошной оксидный слой на железе не получается. [c.183]

Немаловажное значение для напряженного состояния окалины имеет и существование нескольких фаз оксидов внутри оксидной пленки. Так, например, при росте многослойной оксидной пленки на железе и наличии разделяющих друг друга поверхностей различных фаз разные механизмы роста оксидных слоев и их механические свойства способствуют повреждению сцеплений окалины с металлом. [c.59]

Строение оксидной пленки на чистом железе зависит от температуры. [c.62]

В обоих случаях на поверхности металла возникает оксидная пленка с высоким содержанием сульфида железа. [c.81]

При температуре 540°С в течение 1200 ч на образцах из перлитных сталей возникает двухслойная оксидная пленка с общей толщиной 0,03—0,06 мм. При температуре 620 С на поверхности этих же образцов существуют трехслойные оксидные слои с общей толщиной 0,25—0,30 мм. Толщина нижнего и среднего слоев примерно одинаковая (0,1—0,15 мм), верхнего слоя составляет примерно половину толщины нижнего слоя (0,04—0,05 мм). Нижний слой имеет микротвердость 4,5 кН/мм (450 кгс/мм ), средний слой —6,3—6,8 кН/мм (630—680 кгс/мм ) и верхний слой— 9,0—10,2 кН/мм (900—1020 кгс/мм ). Эти результаты также хорошо согласуются с общими представлениями о механизме высокотемпературной коррозии железа в воздухе, указывая на то, что при температурах выше 580—600 °С поверхность перлитных сталей покрывается трехслойной оксидной пленкой, причем нижний слой оксида, непосредственно прилегающий к поверхности стали (вюстит), имеет наименьшую микротвердость. [c.123]

КИНЕТИКА КОРРОЗИИ В ВОДЯНОМ ПАРЕ Окисление железа водяным паром. Свойства оксидной пленки [c.125]

На защитные свойства оксидной пленки при коррозии котельных сталей в водяном паре могут влиять и некоторые вторичные процессы, которые не имеют места при окислении железа в чистом паре. При высоких давлениях и температурах водяной пар способен растворять легирующие добавки стали. Такими компонентами являются гидрооксиды ванадия, хрома, молибдена и вольфрама. При переносе их из пространства на поверхность они, как правило, действуют в сторону ухудшения защитных свойств оксидной пленки. [c.128]

Двухслойная структура оксидной пленки на внутренней поверхности трубы связана с двумя различными по природе одновременно действующими механизмами. Нижний оксидный слой является пленкой, формирующейся в ходе высокотемпературной коррозии металла, а наружный слой представляет собой отложения, нанесенные на поверхность паром, преимущественно состоящие из окислов железа. Основным компонентом в обоих слоях является магнетит. [c.128]

Кинетика высокотемпературной коррозии котельных сталей в продуктах сгорания природного газа как в лабораторных, так и в промышленных условиях довольно хорошо изучена. Компонентами в продуктах сгорания газа, которые наибольшим образом влияют на интенсивность коррозии, являются кислород и водяной пар. Концентрация первого существенным образом зависит от режима сгорания топлива (от коэффициента избытка воздуха), а количество водяного пара главным образом определено составом сжигаемого топлива. С увеличением концентрации кислорода в продуктах сгорания улучшаются условия его транспорта к реакционной поверхности, и тем самым процесс коррозии интенсифицируется. Определенное влияние на характер коррозии металла в продуктах сгорания газа оказывает и концентрация водяного пара. Это особенно касается коррозии при температуре выше 570 °С, когда существование водяного пара в окружающей среде способствует образованию на поверхности стали вюстита, т. е. возникновения трехслойной оксидной пленки. Как отмечено ранее, в этой температурной области окисление железа протекает более интенсивно, чем в условиях, когда на поверхности металла возникает двухслойный оксид. [c.133]

К поверхности, именно она ответственна за предотвращение окисления железа, и, таким образом, вопрос жаростойкости силицирован-ноп стали сводится к стойкости поверхностной зоны диффузионного слоя, являющейся донором кремния для образования оксидной пленки ЗЮг. [c.195]

В первом случае имеет место восстановление оксидной пленки в железо, а во втором случае происходит преобразование оксида железа в растворимые ионы железа с низкой степенью окисления. Если какая-либо из приведенных выше реакций возникает при эффективности тока 100 %, то по количеству электричества Q, требующегося для восстановления пленки, определяют ее толщину [c.195]

Для паровых котлов, работающих с высокими тепловыми нагрузками, рекомендуется применять как обычный щелочной, так и нейтральный водный режимы [25]. Исходя из предполагаемого механизма реакций образования защитной оксидной пленки и взаимодействия с кислородом соединений Ре +, а также значений произведения растворимости гидроксидов железа, вычислены дозировки кислорода, необходимые для поддержания указанного нейтрального режима. Получены примерно те же концентрации кислорода, которые указаны в нормах (до 200 мкг/кг). Это косвенно подтверждает правильность принятых в расчетах значений произведения растворимости. [c.47]

Визуальные наблюдения опытных образцов, корродирующих в среде продуктов сгорания, содержащих сероводород, показали существование плотиосвязанной с поверхностью металла бурочерной оксидной пленки. Продукты коррозии состоят в основном из сульфида и оксидов железа. Количество сульфида железа в оксидной пленке изменялось, в зависимости от условий испытания, от 3 до 30%. Оксидная пленка на образцах имела слоистую структуру. Непосредственно на поверхности металла располагался слой сульфида железа, а наружные слои состояли преимущественно из оксидов железа. [c.83]

В процессе горения топлива возможно образование оксида ванадия. Зола с V2O5 попадает на поверхность стальных деталей и способствует повышению скорости окисления стали. Явление получило название ванадиевой коррозии. Причина ванадиевой коррозии заключается в легкоплавкости V2O5 и способности растворять железо и оксидные пленки на железе с образованием соединений ванадия [c.58]

Травление — процесс удаления продуктов коррозии и оксидных соединений с поверхности металла путем растворения их в кислотах или растворах щелочей. Обычно пленка оксидных соединений или других продуктов коррозии образуется на поверхности металлов под воздействием окружающей среды. В зависимости от природы металла это могут быть соединения железа, меди, цинка, алюминия и др. Оксидная пленка может появляться также в результате предварительной обработки металла, например, поверхность стали после термической обработки покрывается толстым слоем окалины, которая состоит из смеси оксидов FeO, РегОз, Рез04. [c.159]

Согласно второй точке зрения, металлы, пассивные по определению 1, покрыты хемосорбционной пленкой, например, кислородной. Такой слой вытесняет адсорбированные молекулы HjO и уменьшает скорость анодного растворения, затрудняя гидратацию ионов металла. Другими словами-, адсорбированный кислород снижает плотность тока обмена (повышает анодное перенапряжение), соответствующую суммарной реакции М -f гё. Даже доли монослоя на поверхности обладают пассивирующим действием [16, 17]. Отсюда следует предположение, что на начальных этапах пассивации пленка не является диффузионно-барьерным слоем. Эту вторую точку зрения называют адсорбционной теорией пассивности. Вне всякого сомнения, образованием диффузионно-барьерной пленки объясняется пассивность многих металлов, пассивных по определению 2. Визуально наблюдаемая пленка сульфата свинца на свинце, погруженном в H2SO4, или пленка фторида железа на стали в растворе HF являются примерами защитных пленок, эффективно изолирующих металл от среды. Но на металлах, подчиняющихся определению 1, основанному на анодной поляризации, пленки обычно невидимы, а иногда настолько тонки (например, на хроме или нержавеющей стали), что не обнаруживаются методом дифракции быстрых электронов . Природа пассивности металлов и сплавов этой группы служит предметом споров и дискуссий вот уже 125 лет. Представление, что причиной пассивности всегда является пленка продуктов реакции, основано на результатах опытов по отделению и исследованию тонких оксидных пленок с пассивного железа путем его обработки в водном растворе KI + I2 или в ме-танольных растворах иода [18, 19]. Анализ электроно рамм пле- [c.80]

Гидратированный оксид железа FeO-nHaO или гидроксид железа Ре(ОН)г образуют на поверхности, железа диффузионнобарьерный слой, через который должен диффундировать кислород. У раствора, насыщенного Fe(0H)2, pH л 9,5, так что на поверхности железа, корродирующего в аэрированной чистой воде, среда всегда щелочная. Чистый Ре(ОН)а имеет белый цвет, но обычно из-за начинающегося окисления кислородом воздуха цвет гидроксида варьирует от зеленого до черного. На внешней поверхности оксидной пленки, доступной растворенному кислороду, оксид железа (И) окисляется до оксида или гидроксида железа (III) [c.100]

Повышение стойкости железа к окислению при легировании хромом или алюминием происходит, вероятно, в результате значительного обогащения наружного слоя оксидной пленки легирующими компонентами. В сплавах Fe—Сг, как показали химический и электронномикроскопический анализы, средний слой оксидных пленок обогащен хромом, а внутренний, прилегающий к металлу, — хромом [56, 57]. Этот внутренний слой оксида в большей степени, чем FeO, препятствует миграции ионов и электронов. Обогащение оксидной пленки хромом в Сг—Fe-сплавах сопровождается обеднением поверхностного слря сплава, находящегося непосредственно под окалиной. Этим объясняется [c.204]

После наступления пассивности восстановление пассиватора в отсутствие растворенного кислорода продолжается с низкой скоростью, эквивалентной /пае (<0,3 мкА/см — значение рассчитано из данных по скорости коррозии железа в хроматных растворах). При этом постепенно накапливаются оксиды железа и продукты восстановления хроматов. Возрастанию скорости восстановления способствуют факторы, увеличивающие /пао напр"Ьмер рост активности ионов Н+, повышение температуры, присутствие ионов С1 . Экспериментально установлено потребление хромата падает со временем, отчасти потому, что образующийся со временем вторичный оксидный слой уменьшает площадь поверхности, на которой должно происходить возобновление пассивирующей пленки. [c.262]

В высокотемпературных водных средах на железе и его сплавах образуется характерная двухслойная оксидная пленка, состоящая в обескислороженных растворах, из магнетита Рез04 [38, 39]. Внешний слой состоит из неплотно упакованных кристаллов диаметром I мкм, внутренний защитный слой — из плотноупакованных кристаллитов диаметром 0,05— ,2 мкм, которые прочно связаны с металлической подложкой. Однако в растворах с очень высокими или очень низкими значениями pH защитный магнетитовый слой растворяется или разрыхляется, в результате чего скорость коррозии увеличивается. Влияние растворенного кислорода более сложно. [c.288]

Дрейли и Разер 2, 8] объясняют наблюдаемые факты тем, что выделяющийся на поверхности раздела металл—оксид газообразный водород разрушает защитную оксидную пленку. Если алюминий контактирует с более электроотрицательным металлом либо легирован никелем или железом, то можно предполагать, что ионы Н+ разряжаются на катодных участках, а не на алюминии, и оксидная пленка остается неповрежденной. Однако полезное действие катодных участков можно также объяснить [91 анодной пассивацией или катодной защитой алюминия. Это влияние сходно с действием легирующих добавок платины и палладия (или контакта с ними) на нержавеющую сталь аналогичным образом эти металлы пассивируют также титан в кислотах (см. разд. 5.4). [c.344]

Никель является сильным аутенитообразующим элементом. Железо и никель при затвердевании образуют у-твердый раствор в широком интервале концентраций. Влияние никеля на повышение жаростойкости хромоникелевой стали проявляется в повышении механических свойств при высоких температурах в результате наличия аустенитной структуры, в увеличении плотности оксидной пленки, усилении ее сцепления с основным металлом. Степень влияния никеля на жаростойкость непрерывно увеличивается с ростом температуры. [c.49]

Высокая нагревостойкость таких элементов объясняется введением в их состав достаточно больпшх количеств металлов, образующих при нагреве на воздухе практически сплошную оксидн)чо пленку. Такими металлами являются в основном никель, хром и алюминий. Железо, как уже отмечалось, при нагреве легко окисляется чем больше содержание железа в сплаве, например, с и Сг, тем менее нагревостоек ( жаростоек ) этот сплав. [c.37]

Специфика поведения алюминиевых покрытий в хлорсодержащих средах связана с наличием пассивной пленки, возможностью открытого контакта алюминия с железом в порах покрытия и разрушающим действием ионов хлора на оксидную пленку. По отношению к незащищенной стали независимо от способа нанесения алюминиевые покрытия служат анодом в среде 3 % Ного раствора Na l. Защитная способность алюминиевых покрытий в хлорсодержащих средах существенно зависит от способа их нанесения. [c.80]

Железо, кобальт и никель в атмосфере сухого воздуха при температурах до 150—250 °С покрываются защитной оксидной пленкой при дальнейшем нагревании взаимодействуют с кислородом, серой, фосфором, углеродом. Коррозионная стойкость этих металлов существенно улучшается после очистки от примесей. Эти металлы, особенно железо, ферромагнитны высокими магнитными свойствами обладают металлиды кобальта. [c.145]

Сплавы на основе железа. Эти сплавы в основном применяются для электронагревательных элементов. Высокая нагревостойкость таких элементов объясняется введением в их состав достаточно больпшх количеств металлов, имеющих высокое значение объемного коэффициента оксидации К (стр. 183), потому при нагреве на воздухе образующих практически сплошную оксидную пленку. Такими металлами являются никель, хром и алюминий. Железо, как уже отмечалось выше, имеет объемный коэффициент оксидации меньше единицы и потому при нагреве легко окисляется (см. рис. 7-10) чем больше содержание железа в сплаве, например, с Ni и Сг, тем менее нагревостоек этот сплав. [c.220]

При температурах выше 250—300 °С и нормальном давлении воздуха или кислорода железо окисляется по параболическому закону с показателем степени окисления, равным 0,5 (на основе-кратковременных опытов). Рассчитанная по этой закономерности, константа скорости окисления железа в зависимости от температуры имеет при температурах 560—570°С точку перегиба. Такой-излом в зависимости A=f T) вызван возникновением вюстита. Если окисление железа протекает при, температурах выше 560—570 °С, а затем система охлаждается ниже этих температур, то возникающий первоначально на металлической поверхности вюстит теряет устойчивость и разлагается на Fe и Рвз04. Выше температуры 570 °С на л<елезе находится нормально трехслойная оксидная пленка внутренний слой вюстита, средний слой магнетита и внешний слой гематита. Таким образом, непосредственно на металле расположен оксид с минимальным содержанием кислорода, а внешний слой оксида является самым обогаш,енным кислородом (рис. 2.2). [c.63]

Из этого следует, что при окислении железа водяным napoMi на его поверхности возникает оксидная пленка, которая, в зависимости от температуры, состоит из Рез04 либо FeO. [c.127]

Механизмы защитного действия оксидных пленок, образующихся на металлических покрытиях и на жаростойких сплавах, аналогичны, поэтому при выборе состава жаростойких покрытий можно учитывать достаточно подробно разработанные принципы легирования стали. Для повышения окалиностойкости в сталь добавляют легирующие элементы, обладающие большим сродством к кислороду, чем железо. Такими элементами чаще всего являются хром, алюминий, кремний, которые образуют на поверхности при нагреве тонкую, плотную п.ленку окислов, надежно защищающую металл от дальнейшего окисления. Жаростойкость практически не зависит от структуры металла, а определяется химическим составом. Увеличение процентного содержания хрома, алюминия или кремния, образующих плотные окислы СгзОд, А12О3, 8102, обусловливает повышение жаростойкости и уровня рабочих температур. Лучшие результаты обычно получают при комбинированном легировании алю- [c.125]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...