Химические свойства металлов и сплавов

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

3. Химические свойства металлов и сплавов

Общие характеристики.

В материаловедении под химическими свойствами понимают характер взаимодействия атомов металлов с другими металлами или неметаллами в процессе кристаллизации (затвердевания). В зависимости от механизма взаимодействия атомов соединяемых веществ образуются различные химические структуры (сплавы).

Рассмотрим химические свойства не с точки зрения механизма взаимодействия атомов соединяемых веществ, а с точки зрения механизма активности или инертности к внешней среде, взаимодействия с этой средой свободных поверхностей деталей, механизмов, машин и различных сооружений. Благодаря взаимодействию с внешней средой на свободных поверхностях конструкционных материалов происходят изменения химического состава. Эти изменения проявляются в различных формах в зависимости от степени активности материалов. Наиболее активно химическое взаимодействие происходит с кислородом и водой (происходит окисление). При этом железо покрывается толстым коричневым слоем коррозии (ржавчины), медь — зеленым налетом, алюминий — серой пленкой, свинец быстро тускнеет и т. д. При нагревании железо и железоуглеродистые сплавы активно окисляются, превращаясь в окалину. Особенно это происходит в среде каких-нибудь газов. При активном образовании окалины при повышенной температуре уменьшается объем и масса металла. Этот процесс называется угаром металла. Из-за низкой химической стойкости некоторых конструкционных материалов (сталей, чугунов) особенно активно идет химическое изменение или разрушение и окисление поверхности деталей в таких средах, как воздух, морская вода, кислоты, щелочи и др.

Коррозия металлов.Коррозия (от лат. corrosio — разъедание) — это разрушение поверхностного слоя металлов под воздействием окружающей среды (рабочего тела). В процессе коррозии происходит потускнение поверхности, разъедание, травление и разрушение металла. Эти процессы ограничивают применение металлов.

Разрушение поверхности металла коррозией может быть вызвано несколькими причинами: искаженной формой атомно-кристаллической структуры, химической неоднородностью (ликвацией), остаточными напряжениями, окружающими физическими условиями и другими многочисленными факторами. Скорость процесса коррозии можно уменьшить или вообще приостановить, если точно определить ее природу, меняя физические условия работы деталей и механизмов или химический состав металла, его структуру.

В зависимости от рабочей среды, в которой постоянно находятся детали, механизмы и конструкции из металлов и их сплавов, процессы коррозии подразделяются:

· на газовую коррозию (в сухих газах);

· атмосферную коррозию (в условиях открытой атмосферы, влажного естественного воздуха);

· коррозию в жидких растворах (воде, электролитах, неэлектролитах, нефти и нефтепродуктах);

· почвенную коррозию.

Коррозионные разрушения металлов и сплавов бывают следующих видов (рис. 2):

· общая, или сплошная, коррозия поверхности металлов;

· язвенная коррозия;

· структурно-избирательная коррозия;

· межкристаллитная (интеркристаллитная) коррозия;

· местная коррозия;

· коррозия под напряжением;

· щелевая коррозия;

· биокоррозия.

Рис. 2. Виды коррозионных разрушений металлов и сплавов: а — сплошная равномерная коррозия; б — сплошная неравномерная коррозия; в — язвенная коррозия; г — подповерхностная коррозия; д — избирательная коррозия; е — межкристаллитная коррозия

Все виды коррозии, изображенные на рис. 2, характерны тем, что в конструкциях происходит постепенное разрушение поверхности металла. В одних случаях это скрытое коррозионное разрушение, в других открытое. В зависимости от структуры сплава, химической прочности зерен и правильной или искаженной атомной кристаллической решетки, а также неоднородности по химическому составу (ликвации) кислород избирательно взаимодействует с металлом. Практика показывает, что структуры твердых растворов (аустенит) и химических соединений (карбид) обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем структура механических смесей и структура твердого раствора феррита. Особенно опасными являются подповерхностная, язвенная и межкристаллитная коррозия. Эти виды коррозии разрушают металл, что может привести к поломке деталей (конструкций).

По механизму воздействия на металл коррозия подразделяется на химическую и электрохимическую.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности