Равновесная термодинамика железоуглеродистых сплавов, их саморастворение в сернокислой и кинетика процессов при наложении тока в оксалатной среде с учетом кристаллической структуры

• Автор: Салтыков, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ, КИНЕТИЧЕСКАЯ И МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗРУШЕНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ В ВОДЮЙ СРЕДЕ. IО
1.1. Термодинамическая характеристика процессов растворения железоуглеродистых сплавов в водной среде

1.2 Металлографическая структура и ее связь с процессами

растворения сплава

1.2.1. Физикохимическая характеристика системы железоуглерод

1.2.2. Классификация процессов саморастворения.

1.2.2.1. Особенности саморастворения сплавов, содержащих чистую ферритиую фазу.

1.2.2.2. Особенности саморастворения сплавов, содержащих цементитную фазу.

1.2.2.3. Особенности саморастворения сплавов, содержащих графит .

1.3. Анодные процессы на железоуглеродистых сплавах

1.3.1. Скорость анодного процесса и геометрия зерна
1.3.2. Анодные процессы на сплавах, содержащих карбидную фазу
1.3.3. Анодные процессы на сплавах, содержащих графит
.3.4. Анодные процессы на сплавах, содержащих чистую
ферритиую матрицу
ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ФАЗОВОГО СОСТАВА И ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПОВЕДЕНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ ПРИ НАЛОЖЕНИИ ТОКА
2.1 Методика металлографических исследований.
2.1.1 Подготовка образцов для металлорафического исследования
2.1.2. Исследование металлографической структуры сплава и
расчет се параметров
2.2 Установка, растворы и методика исследования поведения
железоуглеродистых сплавов при наложении тока
2.2.1. Подготовка образцов и растворов. .
2.2.2. Электрохимическая ячейка и электроды
2.2.3. Скорость развертки потенциала.
2.2.4. Обработка вольтамперных кривых
2.2.4.1. Расчет порядка электродной реакции
2.2.4.2. Расчет количества электричества.
ВЫВОДЫ.
3. ВЛИЯНИЕ ДИАМЕТРА ЗЕРНА ФЕРРИТА НА ВЕЛИЧИНУ ТОКА САМОРАСТВОРЕНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТОГО СПЛАВА.
3.1. Металлографическая характеристика стали ю.
3.2. Сопоставление тока саморастворения стали ю с параметрами ее металлографической структуры.
ВЫВОДЫ.
4 ТЕРМОДИНАМИКА ПОВЕДЕНИЯ ЖЕЛЕЗА, ЕГО
КАРБИДА И ГРАФИТА В ВОДНОЙ СРЕДЕ
4.1. Методика построения диаграмм Пурбэ.
4.2. Система графит вода.
4.3. Система, щавелевая кислота угольная кислота вода.
4.4. Термодинамика ферритной фазы сплава в водной среде.
4.4.1. Система железо щавелевая кислота вода.
4.4.2. Система железо угольная кислота вода.
4.5. Термодинамика цементитнон фазы в водной среде.
4.5.1. Система карбид железа щавелевая кислота вода.
4.5.2. Система карбид железа угольная кислота вода
4.6. Сопоставление поведения ферритной, цементилюй и
графитовой фаз в щавслево и угольнокислых средах.
4.6.1. Анализ совмещенной диаграммы железо карбид железа
графит щавелевая кислота угольная кислота вода.
4.6.2. Микрогальваничсские элементы на поверхности железоуглеродистого сплава в водной среде.
ВЫВОДЫ
5. АНОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ЖЕЛЕЗО УГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВАХ В ЩАВЕЛЕВОКИСЛОЙ СРЕДЕ.
5.1. Металлографическая характеристика армкожелеза, высокопрочного на ферритной основе и белого чугунов
5.2. Анодное поведение армкожелеза в оксалатной среде
5.3. Анодное поведение высокопрочного чугуна
на ферритной основе в оксалатной среде
5.4. .Анодное поведение белого чугуна в оксалатной среде
ВЫВОДЫ
6. КАТОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВАХ В ОКСАЛАТНОЙ СРЕДЕ
6.1. Катодное поведение армкожелеза в оксалатной среде.
6.2. Термодинамика процессов восстановления щавелевой кислоты
6.3. Схема механизма восстановления щавелевой кислоты до муравьиной .
6.4 Катодное поведение высокопрочного чугуна на ферритной
основе в оксалатной среде
6.5. Катодное поведение белого чугуна в оксалатной среле
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Железоуглеродистый, как и любой другой двухкомпонентный сплав имеет в своем составе и химическое соединение железа с углеродом, и твердые растворы углерода в решетке железа, образующие различные фазы ,. Термодинамические свойства компонентов сплава, находящихся в разных фазах, могут отличаться от свойств чистых компонентов . Из теоретических основ коррозионных процессов сплавов следует . Е, п,, и . Ыл. Еив 2,
определяемой мольными долями ЫА и . Чем больше величина АЕил. Применяя выражение 1. РеС, в которых максимальная концентрация углерода не превышает 6, , получаем, что различие электрохимических свойств чистых железа и углерода и этих же компонентов в фазах, например, феррите и цементите, увеличивается, так как при Цс величина Лвозрастает Углерод из железоуглеродистых сплавов при наложении тока способен переходить в раствор в виде ацетат, юрмиат, оксалат и других углеродсодержащих ионов, что может быть подтверждено термодинамическими расчетами. Поскольку закономерности протекания коррозионного процесса железоуглеродистых сплавов в различных агрессивных средах в значительной степени определяются их фазовым составом 4, то необходимость изучения влияния фазового и структурного состава железоуглеродистою сплава при различном содержании углерода на коррозионную стойкость на основании диаграммы состояния железоуглерод представляется логически обоснованной и первоочередной. Источником информации о фазовом и структурном составе сплава железоуглерод является диаграмма состояния температурасостав рис. Рис. Фрагмент диаграммы состояния системы железо углерод в координатах температура состав . Поскольку в феррите, как твердом растворе внедрения углерода в объемоцентрированную решетку а е, максимальное содержание углерода не превышает 0,5 рис. Поэтому, рассматривая термодинамические характеристики железоуглеродистого сплава, феррит можно счи
тать своеобразной железной матрицей, свойства которой идентичны свойствам железа. Цементит есть химическое соединение углерода с железом чг,С . При определенных условиях он распадается с образованием феррита и свободного углерода в форме графита , как более устойчивой фазы. В электрохимическом отношении графит инертен, однако на нем не исключены процессы окисления или восстановления компонентов среды. Отсюда следует, что присутствие в сплаве названных фаз, в силу различий их электрохимических свойств приводит к тому, что коррозионное поведение сплава не является однозначным и требует изучения в каждом конкретном случае. Однако, при этом необходимо учитывать то, что распределение указанных фаз по поверхности может быть неравномерным. Так, из диаграммы состояния температурасостав следует ,, что при 7 С в системе железоуглерод протекает реакция, приводящая к появлению эвтектоидной смеси феррита и цементита, называемую перлитом и являющуюся структурной составляющей сплава. Исходя из фазового и структурного состава железоуглеродистых сплавов и объединяя понятия фазовый и структурный состав в общее название металлографическая структура, следует, что последняя может оказывать существенное влияние на закономерности коррозионных процессов 1,4,,. Следует также учитывать, что структурные составляющие, например, перлит усиливает электрохимическую гетерогенность сплава. Наиболее наглядной является классификация по внешнему виду поражения поверхности металла Существует большое количество информации относительно вида поражения и скорости процесса растворения различных железоуглеродистых сплавов I4, Как показано выше, наличие в металлографической структуре железоуглеродистых сплавов таких фаз, как феррит, цементит и графит, имеющих различные физические свойства, может привести к электрохимической неоднородности поверхности. Ферритная и цементнтная фазы содержатся в сталях, а углерод в форме графита в чугунах . В связи с этим рассмотрим влияние на скорость процесса электрохимического растворения различных сталей и чугунов их фазового состава. В данном разделе будем использовать информацию, основанную только на результатах гравиметрических испытаний металлов без рассмотрения собственно механизма электрохимической коррозии сплавов в различных средах.