Железо окисные слои

Изучение кинетики приведенных выше реакций показывает, что скорость их существенно зависит от образования на поверхности стали защитного слоя из окислов железа. Окисление железа перегретым паром детально исследовано при его протекании целесообразно различать первичное и постоянное образование защитного слоя. Первичное образование защитных окисных пленок охватывает все процессы, которые проходят на гладкой металлической поверхности до образования сплошного слоя магнетита. На основе измерений содержания водорода в паре установлено, что эти первичные процессы заканчиваются примерно после двух дней работы котла. В течение этого периода защитные пленки продолжают постоянно расти. Процесс контролируется диффузией ион-атомов железа через слой магнетита от металла к коррозионной среде. На внешней стороне слоя магнетита эти ионы окисляются паром с образованием окислов. Поэтому слой магнетита продолжает расти со стороны пара, а не со стороны поверхности раздела железо-магнетит. Очевидно, что описанный процесс со временем должен замедляться, так как утолщение слоя окисла железа затрудняет процесс диффузии. В этот период рост толщины слоя окиси железа d пропорционален корню квадратному из времени контакта железа с паром т, т. е. подчиняется параболическому закону [c.28]

Величина pH котловой воды оказывает заметное влияние на стойкость слоя магнетита. Минимальная коррозия стали наблюдается при значении pH, замеренном при комнатной температуре, в пределах 11 —12. Коррозия при более низких значениях pH происходит вследствие разрядки ионов водорода, которые составляют основную массу находящихся в воде восстанавливающих ионов, и невозможности образования защитного окисного слоя. При значениях рН>12 появляется тенденция к утолщению слоя магнетита в результате диффузии железа из металла, находящегося ниже, что может привести к разрушению этого слоя. Интенсивность такого щелочного воздействия на сталь быстро возрастает при значениях рН>14. Из приведенных соображений следует, что поддержание щелочности воды в требуемых пределах играет весьма важную роль в предотвращении коррозии паровых котлов. [c.201]

Сравнение значений стационарных потенциалов железа (потенциалов коррозии) в нейтральных электролитах (—0,3- —0,4 В) со значениями потенциалов образования окислов железа приводит к выводу, что уже при незначительном смещении потенциала железа или стали в положительную сторону от стационарного параллельно процессу ионизации металла на электроде должна протекать реакция окисления, приводящая к возникновению на поверхности окисных слоев. Эта реакция, поскольку она является электрохимической, должна при анодной поляризации, так же как и [c.12]

Рис. III-6. Состав окисных слоев, образующихся на железе в воздухе при температуре 620° (по М. Г. Фонтана и Н. Д. Грину).

Благодаря невысокой цене алюминия и достоинствам алюминиевых покрытий по сравнению с цинковыми горячее алитирование находит все большее применение, несмотря на то, что оно значительно сложнее, чем горячее лужение или цинкование. Реализацию процесса значительно затрудняет высокая температура ванны, равная 700—800 °С. Между железом и расплавленным алюминием очень быстро протекает химическая реакция, в результате которой образуется твердый и хрупкий слой сплавов. Окисные слои легко загрязняются, что может привести к появлению полос окислов и комков металла. [c.199]

Расчетные величины, характеризующие скорости коррозии перлитных сталей в области температур 80. .. 600 °С, полученные с учетом потенциала металла, удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. При температурах, близких к 20 скорость роста фазовых окисных слоев крайне мала. В этом случае можно принять, что скорость формирования пассивирующих и защитных слоев определяется интенсивностью объемной диффузии кислорода в а-железо. Рассчитанные по зависимости [c.210]

Если сравнить значения стационарных потенциалов железа в нейтральных электролитах (—0,3 ч-—0,5 в) со значениями потенциалов образования окисных слоев, то легко прийти к заключению, что уже при незначительном смещении потенциала от стационарного наряду с процессом ионизации происходит реакция электрохимического окисления. По мере смещения потенциала в положительную сторону процесс окисления все более усиливается, и при достижении потенциала пассивации электрод уже в значительной степени покрывается окисным слоем, приводящим к резкому уменьшению скорости ионизации металла наступает явление пассивности. [c.28]

Соприкасающаяся с воздухом поверхность железа покрыта слоем окислов железа толщиной 10 —10 см, пористость которого составляет приблизительно 10 смР- на 1 см поверхности металла, т. е. до 0,01%. При соприкосновении поверхности стали с водой эта окисная пленка в зависимости от состава среды частично или полностью разрушается. [c.319]

О механизме действия пассиваторов на коррозию железа существуют две точки зрения. По одной из них предполагается, что появляющиеся в начальной стадии коррозии ионы железа реагируют, например, с хроматом и образуют защитные слои, содержащие гидратированные окислы железа и хрома [241]. Окисные слои, образовавшиеся на воздухе, улучшаются и уплотняются в растворах хроматов таким образом, что имеющиеся поры наряду с порами непосредственно образованными окисны-ми пленками, закрываются непроницаемыми продуктами реакции. Пассиваторы, кроме [c.92]

Если отношение р1/р2<1, тогда объем возникающего окисла меньше, чем соответствующего металла, и образуется пористая структура. Если же р1/р2>1, то возникает монолитный защитный слой. Щелочные и щелочноземельные металлы образуют окисные пленки пористой структуры. Напротив, железо, медь и никель образуют окисные слои, которые имеют значительно более плотную структуру. [c.416]

Если тому или иному металлу присуще несколько состояний окисления и он образует с газом X ряд соединений, то такие соединения располагаются слоями, причем самый богатый газом X слой располагается на поверхности раздела окисел — газ, а самый богатый металлом слой прилегает к металлической основе. На рис. 1 и 2 приведены фотографии окисных слоев на кобальте и железе с указанием положения разных окислов [7]. [c.13]

Барденгеймер и Мюллер [17], исследовавшие диффузию железа из слоев, нанесенных методом пульверизации, указывают, что при одновременном наличии в железе хрома и никеля последний диффундирует значительно быстрее, а хром медленнее, чем если бы эти элементы присутствовали в отдельности. Авторы [17] объясняют это различие в скоростях диффузии присутствием окислов. Если ввести в железо один никель, который благороднее железа, то он не может удержать введенные при пульверизации окислы, и на железе образуется слой окисной пленки, препятствующий диффузии никеля. Если же пользоваться чистым хромом, который имеет большое сродство к кислороду и прочно удерживает окислы, то неокиспенный остаток хрома может диффундировать беспрепятственно. При наличии никеля и хрома последний поглощает кислород, и никель легко диффундирует. Если брать хром и алюминий, то из-за связывания алюминием кислорода облегчается диффузия хрома. [c.21]

Некоторые металлы, например железо, никель, кобальт, марганец, хром, медь, сурьма, висмут, олово, свинец, цинк и кадмий, при нагревании на воздухе (таллий уже при комнатной температуре) образуют на своей поверхности окисный слой, толщина которого увеличивается с ростом температуры и продолжительностью нагрева. Тамманн с сотрудниками [5—10] проследили зависимость изменения окрашивания от продолжительности нагрева и показали, что процесс подчиняется степенному закону. Из этого они сделали заключение о скорости утолщения слоя, образующегося на поверхности шлифа. [c.18]

Механическим путем чаще всего удаляют толстые окисные слои, которые образуются при термической обработке стали. Слой состоит из трех окисей железа. Ближе всего к поверхности образуется вюстит FeO, на долю которого обычно приходится 80% общей толщины окалины он лучше других растворяется в кислотах. Следующий слой, который составляет примерно 18% общей толщины окалины,— это слой магнетита Рез04. Третий, наиболее тонкий слой образует гематит РегОз, который имеет красно-коричневую окраску. Однако отношение толщин отдельных окислов зависит от химического состава стали, условий нагрева, конечной температуры прокатки, атмосферы печи и скорости охлаждения после прокатки. В интервале температур 700—900° С доля вюстита — наибольшая. Магнетит начинает появляться при температуре 400° С до 700° С его количество практически не увеличивается начиная с 900° С, его образование идет быстро. Гематит образуется при температуре более 900° С (рис. 77). [c.63]

Диаграмма на рис. 1-9 говорит прежде всего о том, что при соприкосновении железа с водяным паром образуется окисный слой, а также о том, что в водяном паре, если кислород отсутствует, при контакте пара с металлическим железом может существовать только один окисел Рез04 или РеО. Если, например, во внутренних отложениях парового котла найден окисел РеО, то темше-ратура в этом месте заведомо превышала 570° С. Диаграмма показывает также, что если Ре Оз находится в контакте с металлическим железом, то в паровом пространстве этот окисел существовать не может, а при достижении темиературы 570° С окись железа должна превратиться в Рвз04 или РеО. Если, несмотря на это, Ре Оз все же присутствует, то это можно объяснить следующими причинами [c.27]

Систематическое изучение образования слоев магнетита на железе в горячей воде (температура свыше 250°С) началось только в последние годы. До этого преобладало мнение, что механизм образования окисных слоев в паре и воде, а также их свойства практически одинаковы. Установлено, что сходством является только химическая природа конечных продуктов, но не их строение. Потер [Л. 13] установил, что в воде на стали всегда образуются два слоя магнетита, по своей структуре существенно отличающиеся друг от друга. Непосредственно на металле находится тонкий, прочно сцепленный с ним сплошной слой РезО , обеспечивающий защиту металла. Над ним находится рыхлый слой относительно крутнозернистого магнетита, который, очевидно, не в состоянии выполнять функции защитного слоя. Окисленное железо распределяется примерно поровну на внутреннем и наружном слоях, при этом внутренний слой практически не должен иметь механических напряжений. Более поздние исследования подтвердили эти наблюдения. На основе их была предложена следующая зависимость роста пленок от времени контакта железа со средой [c.30]

Исследование кинетики процесса пароводяной коррозии показало, что наиболее совершенными защитными свойствами обладает слой магнетита. Коэффициенты линейного расширения данного окисла и стали различны и составляет соответственно 8,46- 10 °С и 12-10 ° S что является одной из причин непрочного сцепления Рез04 со сталью. При наличии на поверхности стали даже сплошного слоя магнетита процесс окисления при высоких температурах может продолжаться. Рост окисла в этом случае происходит преимущественно с внешней стороны, за счет диффузии ион-атомов металла к ионизированным атомам кислорода в паре, а не наоборот. При этом необходимое количество ионов кислорода поставляется молекулами водяного пара по различным промежуточным ступеням. Наиболее медленной (контролирующей) стадией процесса окисления стали паром является диффузия ион-атомов железа через окисный слой. Рост толщины подобной пленки подчиняется параболическому закону (см. 1-5) [c.254]

Состав окисного слоя представляет собой смесь закиси FeO, магнитной окиси Рез04 и окиси железа РезОз. [c.553]

В настоящее время существует очень ограниченное число экспериментальных работ [6.1—6.10] но исследованию массообмена в парогенерирующих каналах с пористыми отложениями на стенке. Из работ американских исследователей [6.1—6.5] следует, что степень концентрирования в этих условиях на три — четыре порядка выше, чем при кипении на непроницаемой поверхности. В работах советских исследователей [6.7—6.10] также отмечалось увеличение степени концетрированпя в тонком слое железо-окисных отложений, однако в пределах одного порядка. Существенная разница в результатах объясняется сложностью изучаемого процесса и методическими особенностями опытов. [c.234]

Как свидетельствуют стендовые и промышленные исследования [5], средняя интенсивность энитактического слоя железо-окисных отложений может быть представлена общим выражением [c.37]

Окалина, образующаяся на железе, имеет сложное строение и состоит из окислов РеО, Рез04 и РегОз. Соотношение толщин окисных слоев зависит от температуры и условий окисления. РеО (вюстит) устойчив выше 570 °С, Рбз04 (магнетит) — во всем интервале температур, а РгОз (гематит) устойчив до температуры 1100°С, выше которой начинается его диссоциация. [c.251]

Разборка резьбовых соединений котлотурбинного, газотурбинного и другого оборудования, работающего при высоких температурах, часто сопровождается изломом болтов и шпилек в результате приложения значительно больших усилий, чем при сборке. Такие же трудности возникают при устранении недостаточной затяжки болтовых соединений под нагрузкой. Для поворота гайки требуется приложить большой крутящий момент, чтобы разрушить окисный слой в зазорах болтовой и гаечной нарезок и слой в микрозазорах между опорным торцом гайки и сопряженной поверхностью. Уже при первом страгивании гайки твердые частицы окислов железа своим абразивным воздействием повреждают поверхность резьбы. При дальнейшем повороте гайки повреждения усиливаются, и может наступить заедание, вероятно, прежде всего в высокойагруженной области гайки, определяемой законом передачи осевого усилия по виткам резьбы. [c.217]

Необходимо заметить, что реакции электрохимического окисления, со-провождаюш иеся образованием окисных слоев, могут протекать на железе так же, как и на меди. Это находит себе подтверждение в термодинамических расчетах. Например, потенциал образования FeO при непосредственном электрохимическом окислении железа ионами гидроксила по схеме [c.127]

Интересные результаты в этом отношении были получены также Снейвли и Хаккерманом [24]. По их данным для пассивации железа в подкисленном растворе сульфата требуется -3 мКл/см электричества в расчете на видимую поверхность. Далее авторы катодной поляризацией восстанавливали пассивный слой и наблюдали за анодным поведением электрода оказалось, что можно восстановить - 70% окисного слоя, а электрод останется в пассивном состоянии. Такой частично восстановленный электрод анодпо не растворяется. Отсюда было сделано заключение, что для пассивирования железа в сульфатном растворе достаточно 1 мКл/см электричества, что соответствует моноатомному слою кислорода. Такая пассивность в отличие от фазовой называется адсорбционной. [c.23]

В большинстве работ, посвященных механизму защиты железа от коррозии фосфатами, высказывается мнение, что фосфатный слой осаждается из электролита, а пассивирующий окисел возникает за счет взаимодействия металла с кислородом. Роль вторичного осажденного из электролита фосфата заключается в снижении скорости растворения окисного слоя. В работах [47] было показано, что в присутствии фосфатов на анодной поляризационной кривой имеется два потенциала пассивации один из них смещен на 0,2 В в отрицательную сторону по сравнению с потенциалом обычной пассивации, наблюдаемым в боратном буфере, не содержащем фосфатов. Из этого делается вывод, что в фосфатных растворах переходу железа в пассивное состояние предшествует специфическая пассивация, обусловленная вторичным осаждением фосфата металла из раствора. Накопление на поверхности стали плохорастворимого фосфата железа создает благоприятные условия для обычной окисной пассивации. [c.66]

ВИИ нитрита натрия с металлической поверхностью снижается концентрация свободных электронов в окчюной пленке [33]. А поскольку скорость растворения железа определяется нере-носо.м катионов и электронов через окисный слой, причем лимитирующим фактором является концентрация электронов в пленке, уменьшение ее и обусловливает перевод стали в пассивное состояние. [c.177]

Для выяснения фазового состава образующегося окисла мы подвергли плоские электроды из железа-армко длительной (48 ч) потенциостатической поляризации в I М Н2СГО4 при ф = 1,95 е. Толщина образующегося окисного слоя доходила до 20 мкм. По окончании опыта электрод промывался дистиллированной водой и просушивался очень осторожно сначала фильтровальной бумагой, а потом в эксикаторе. Рентгенограммы окисленных поверхностей были сняты на дифрактометре ДРОН-1. Результаты, представленные в табл. 2, свидетельствуют об образовании на электроде в этих условиях кристаллической негидратированной окиси железа а-РезОд. [c.65]

Следует подчеркнуть, что рост окисного слоя в этих опытах происходит на поверхности пассивного железа. Процесс выделения кислорода, по-видимому, разрыхляет пассивную пленку, ускоряет ее растворение и способствует протеканию реакции (3). Покровная пленка из Ре20д в этих условиях превращается в толстый пористый слой. Вопрос о содержании в окисле на аноде каких-либо рентге-ноаморфных фаз иона не выяснен. [c.65]

Контактная кислота регенерируется с образованием из закисного железа окисного в результате окисления в 25%-ной НЫОз при 95—100° С. Окислитель представляет собой стальной сосуд, оклеенный изнутри листовым полиизобутиленом ПСГ, поверх которого па диабазовой замазке уложены два слоя диабазовой плитки (рис. 1.2). Полиизобутилен ПСГ рекомендуется для защиты и другой аппаратуры в этом производстве (табл. 1.10). Полиизобутиле-новые листы в стыках надо сваривать, а не склеивать, иначе снизится защитная способность облицовки. Длительность работы окислителя между капитальными ремонтами составляет 3 года, после чего защитное покрытие частично или полностью возобновляется. [c.30]

Решающим для характера развития трещин — между зернами или по кристаллитам — является в первом случае ослабление связи из-за отложений по границам зерен, а во втором — равномерное распределение отложений аналогично тому,что наблюдается в стабилизированном состоянии. Трещины возникают в местах ослабленного сопротивления. По сравнению с а-железом, где процесс протекает преимущественно по границам зерен, для у-железа возможность появления внутрикристаллитных трещин зависит больше от сдвигов решетки, чем от скольжения по границам зерен. у Железо обладает в три раза бодьшим числом плоскостей скольжения, чем железо, и большие углы между границами зерен у него менее вероятны. При микросдвигах защитные слои повреждаются и начинается первичный процесс — появление трещин под напряжением. Равномерно и часто распределенные нарушения окисного слоя могут понизить склонность к образованию трещин и привести к сквозной коррозии или поверхностному разъеданию границ зерен. При этом напряжение на поверхности снимается. [c.48]

В III группе в качестве R также желательны содержащие длинную цепь алифатические или ациклические радикалы. Основой многих VPI являются дициклогексиламиннитрит (VPI 260). Ди-циклогексиламиннитрит разлагается сильными кислотами и основаниями на азотистую кислоту и амин. Благодаря свободной азотистой кислоте железо на поверхности сразу окисляется до FeO образуется молекулярный окисный слой. Одновременно появляется последующий защитный слой из освободившегося амина, связанного с углекислым газом воздуха. Окись азота, образующаяся при окислении Fe в FeO, вновь окисляется кислородом воздуха в азотистую кислоту, которая может опять действов ать на железо. Этот процесс идет до тех пор, пока не окислится вся поверхность. [c.824]

Добавки в расплавы ванадатов натрия, серы и ионов хлора уменьшали коррозионную стойкость сплавов. По данным [134"1 наличие натрия в жидкой пятиокиси ванадия приводило к общему росту скорости коррозии, сера способствовала окислению никеля, а ионы хлора ускоряли процессы растворения железа, никеля и хрома. Анализ окисного слоя с помощью электронного микрозонда показал, что в расплаве Ыа2804-6У205 с 1 %. ЫаС1 вблизи по- [c.149]

Структура окисной пленки и ее толщина зависят от концентрации окислителей в растворе при повышении концентрации в рас--творе окислителей на поверхности металла образуется тонкий , плотный окисный слой при повышении концентрации щелочи ок--сидные пленки будут толстые и рыхлые. Возможно появление красно-бурого налета гидрата окиси железа, снижающего качество окисиого покрытия. Накапливающийся при этом на дне ванны осадок гидроокиси железа следует периодически удалять. [c.105]

В основном пленка окислов на железе состоит из закиси и окиси железа РеО, РегОз, Рез04. Относительное содержание их в пленке зависит от способа оксидирования. Установлено, что при любом способе образования защитной пленки окислов на железе, внутренние слои этой пленки более богаты закисью железа, а поверхностные слои —окисью железа. Так, в защитной окисной пленке было установлено, что слой окислов, граничащий с поверхностью основного металла, представляет закись железа РеО и имеет толщину около 0,01 мм. Промежуточный слой состоит из магнитной окиси железа Рез04 толщиной 0,002 мм и наружный слой защитной пленки толщиной около [c.334]

Оксидирование стали осуществляют процессами, носящими название воронения и синения. Изделия, подлежащие воронению, покрывают тонким слоем асфальтового или масляного ла-кд и загружают в печь. После пребывания в печи при температуре 350- 450° С в течение 12—20 мин, поверхность изделий чернеет. Их выгружают в масляную ванну, где они и охлаждаются. Поверхностный слой металла под влиянием такой обработки превращается в смесь окислов железа (окиси, закиси и магнитной окиси железа). Толщина окисного слоя достигает 10 мк и более. Благодаря пропитке пор маслом такое покрытие удовлетворительно служит в условиях атмосферной коррозии. [c.191]

Чтобы понять механизм окисления, приходится изучать и по мере возможности предугадывать окислительные характеристики окисных слоев для всевозможных сочетаний металл — газ. Необходимо знать состав и структуру устойчивых соединений, образующихся при таком сочетании. Так как энергетическое состояние на поверхности раздела, равно как и на всякой поверхности вообще, отлично от энергетического состояния в толще материала, на подходящей поверхности могут образовываться металлические соединения, в обычных условиях неустойчивые в толще материала. Так, никель образует только один устойчивый окисел, а именно закись никеля N 6, но на поверхности окиси алюминия АЬОз возможно образование в значительном количестве и полуторной окиси никеля N 203 то же самое относится и к образованию двуокиси никеля N 02 на поверхности ТЮ2 [1]. В таких случаях структура образующихся окислов никеля псев доморфна структуре поверхности, на которой они образуются. Закись никеля N 0, которая, как известно, в нормальных условиях кристаллизуется только в решетке каменной соли, при образовании в виде слоя на поверхности никеля может приобрести ромбоэдрическую структуру [2]. Еще об одном экспериментальном факте, который можно увязать с влиянием поверхностной энергии, сообщает Гульбрансен [3]. Вюстит РеО, обычно неустойчивый при температурах ниже 570° С, образуется при окислении железа при этих температурах в виде тонкой пленки под окалиной, состоящей из окиси железа РегОз. Чем ниже температура образования такой пленки вюстита, тем меньше ее толщина, хотя пленку удавалось обнаруживать даже при 400° С. По уравнению [c.12]

Можно было бы предположить, что ориентация кристаллов в окалике должна быть непосредственно связана с ориентацией кристаллов в подслое. Если в подслое нет преимущественной ориентации, а в окалине таковая возникает, то, по-видимому, зерна определенной ориентации способны расти по мере процес-ца окисления быстрее, чем зерна иной ориентации. Этим же можно было бы объяснить шероховатость поверхности окисных слоев на меди [231] и железе [116]. Вероятно, волокнистая тек- [c.93]

Концентрационный градиент вакансий ионов железа в пленках FeO, образовывавшихся на железе, оказался по результатам электрохимических измерений Энгелла [383] постоянным по всему разрезу пленки (кривые 1 и 2 на рис. 38). И только в тех случаях, когда окисный слой слабо прилегал к металлу, закись железа FeO на сыщалась вакансиями (кривая 3), а расти продолжали слои Рез04 и РегОз за счет вюстита. [c.130]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...