Влияние межфазных и межзеренных границ нелегированных сталей на их анодное растворение в сернокислой среде

• Автор: Тарасова, Наталия Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Введение
1. Анодное поведение железоуглеродистых сплавов и его зависимость от структурного и фазового составов

1.1. Кристаллографическое строение железоуглеродистых сплавов

1.1.1. Решетка феррита и цементита

1.1.2. Строение перлита.

1.1.2 Общая характеристика

1.1.2.2. Строение цементитной составляющей перлита

1.1.2.3. Строение ферритной составляющей перлита.

1.1.2.4. Строение межфазной границы ферритцементит

1.1.3. Строение фаниц.

1.2. Электрохимическое поведение железа. Известные механизмы анодного растворения .

1.3. Коррозионноэлектрохимическое поведение железоуглеродистых сплавов и их вольтамперомеприя.
1.3.1. Однофазное состояние феррит.
1.3.2. Двухфазное состояние ферритцементит
1.3.3. Вольтамиерометрия гетерофазных ферритоцементигных сплавов.
1.4. Кристаллофафия анодного растворения.
1.5. Селективное растворение железоуглеродистых сплавов
1.6. Анодное поведение цементитной фазы и се роль в коррозионной стойкости сплава.
2. Методика эксперимента.
2.1. Объект исследования.
2.2. Рабочие растворы
2.3. Методы исследования.
2.3.1. Методы исследования электрохимического поведения
2.3.1.1. Электрохимическая ячейка
2.3.1.2. Измерение вольтамперограмм
2.3.1.3. Схемы измерений в потенцио и гальваностатическом режимах
2.3.1.4. Обработка вольтам перо грамм
2.3.2. Методы исследования поверхности.
2.3.2.1. Металлографическое исследование.
2.3.2.2. Электронномикроскопическое исследование
2.3.2.3. Атомносиловая микроскопия
2.3.3. Сканертехнология для анализа состояния поверхности
2.3.4. Методы математической статистики
3. Анодное растворение железоуглеродистых сплавов при небольших перенапряжениях
3.1. Влияние геометрической формы перлита на характер вольтам перограмм
3.2. Влияние формы цементита на скорость анодного растворения сплава.
3.3. Моделирование анодных вольтамперограмм феррита в различных микроструктурах
4. Закономерности формирования активных участков растворения на элементах микроструктуры
4.1. Роль микроструктуры в процессе саморастворения
4.2. Формирование участков активного растворения в условиях анодной поляризации
4.3. Смена активных участков растворения элементов микроструктуры сплава при анодной поляризации.
4.4. Результаты использования сканертехнологий в исследовании растворения элементов микроструктуры
4.5. Определение скорости растворения элементов микроструктуры ста
лей методом АСМ.
4.6. Влияние дефектности ферритной микроструктуры на распределение
участков анодного растворения.
5. Анодное растворение цеменгитной фазы. Обобщенная модель анодного растворения микроструктур различного типа.
5.1. Электрохимические характеристики анодного растворения цементита
5.2. Роль структурного состояния сплава в растворении феррита и цементита.
5.3. Влияние селективного растворения феррита на электродный потенциал поверхности
5.4. Потенциал и ток растворения цементита
5.5. Топография растворения цементита в ходе потенциостатической поляризации.
5.6. Обобщенная модель анодного растворения микроструктур различного типа.
Выводы
Библиографический список
Приложения
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
Ф
зп
Еп, Оф
общ фстр фПП фЗП
цабя расч
1фстръ 1фПу 1фЗГ1
Ееш Ертк Едыд
АЕф.
ДЬфстр ЬфП ЛИфц,, АИфф
атомносиловая микроскопия
феррит
пластинчатый перлит
зернистый перлит диаметры зерен перлита и феррита
площади, занимаемые фазой феррита в целом, структурносвободным ферритом и ферритиой матрицей пластинчатого и зернистого перлита
анодный ток, наблюдаемый в ходе поляризации, и расчетное значение анодного тока сплава
ток площадки на хроноамперометрической кривой
удельные скорости анодного растворения структурносвободного феррита и ферритиой матрицы пластинчатого и зернистого перлита
потенциал цементита
стационарный потенциал, потенциал отключения и потенциал, установившийся после снятия поляризации и последующей выдержки
смещение электродного потенциала относительно стационарного значения
разность электродных потенциалов ферритиой и ферритоцементитной поверхностей
время начала, завершения и продолжительность площадки тока на хроноамперометрической кривой
глубина растворения структурносвободного феррита и ферритиой матрицы перлита
глубина растворения межфазных границ ферритцементит и межзеренных границ ферритферрит
ВВЕДЕНИЕ


Результаты исследования влияния дефектности микроструктуры на скорость растворения тела зерна и межзеренных границ могут быть использованы для оценки и прогнозирования скорости коррозии стали после ее механической обработки по степени равноосности микроструктуры. Апробация работы. Результаты работы были доложены на XIV и XV Международных конференциях молодых ученых по фундаментальным наукам Ломоносов и Ломоносов, г. Москва Международной конференции Нанотехнологии и наноматериалы в металлургии, г. Москва, г II Международном Форуме Аналитика и аналитики, г. Воронеж, г III и IV Всероссийских конференциях Физикохимические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах ФАГРАН и ФАГР АН, г. Воронеж Всероссийской конференции Электрохимия и экология, г. Новочеркасск, г. Всероссийской конференции Актуальные проблемы естественных наук и их преподавание, г. Липецк, г. Работа была отмечена дипломом на XIV Международной конференции молодых ученых по фундаментальным наукам Ломоносов. Публикации. Полученные результаты изложены в работах, в том числе 9 статьях, из которых 4 в журналах, рекомендуемых ВАК для публикации материалов диссертации, и 6 тезисах докладов. Структура и от,ем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, списка литературы из 1 наименования и приложения, содержит таблиц и рисунок, изложена на 2 страницах машинописного текста. Автор работы искренне благодарна доценту кафедры физического металловедения ЛГТУ к. Торопцевой Елене Львовне за консультативную помощь в материаловед ческой части эксперимента и доценту кафедры автоматизированных систем управления ЛГТУ к. Ведищеву Виталию Викторовичу за математическую обработку спектров яркости компьютерных изображений поверхности. Фазовый и структурный составы железоуглеродистых сплавов определяются уточненной диаграммой состояния Ее С , в соответствии с которой железо существует в двух аллотропических модификациях ниже 0 и выше С до температуры плавления стабильными являю тся а и 5железо с объемноцентрированной кубической решеткой рис. М 1 С стабильно ужелезо с гранецептрировапной кубической решеткой рис. Рис. При комнатной температуре в равновесном состоянии железоуглеродистые сплавы имеют двухфазную ферритоцементитную структуру . Феррит представляет собой твердый раствор внедрения углерода до 0. ОЦК решетку, в которой атом углерода находится в центре рани, где помещается сфера радиусом 0. Решетка цементита рис. Атомы углерода расположены в центрах каждого октаэдра и образуют ромбическую решетку с осями а, Ь и с. В октаэдре шесть атомов железа окружают один атом углерода, и каждый атом железа принадлежит двум октаэдрам, что соответствует атомному соотношению Ие С 3 1. Процентное содержание по массе углерода в цементите равно 6. Рис. Цементит является наиболее стабильным карбидом железа, в качестве второй фазы он содержится во всех углеродистых, многих легированных сталях и белых чугунах. В высокоуглеродистых сталях доля цементита может составлять , а в белых чугунах более . В зависимости от содержания углерода в сплаве возможно выделение структурносвободных феррита и цементита , что для нашей работы важно с точки зрения их влияния на формирование микроструктуры. Так, в сплавах, содержащих менее 0. С, цементит располагается по границам ферритных зерен, а при содержании углерода более 0. В сплавах с 0. С, имеющих ферритоперлитную структуру, цементит входит в состав карбидной составляющей перлита, образующегося в результате эвтектоидного превращения аустенита . Л . В углеродистых сталях в результате диффузионного эвтектоидного превращения аустенита образуется структура пластинчатого перлита, состоящая из чередующихся пластин феррита и цементита, а также в зависимости от содержания углерода, выделяются структурносвободные феррит и цементит. Кристаллогеометрическое сопряжение между аустенитом, ферритом и цементитом определяется ориентационными соотношениями . В было отмечено, что между аустенитом и ферритной составляющей перлита могут реализовываться ориентационные соотношения, близкие к ориентационным соотношениям КурдюмоваЗакса. ОЮц 2. П1. II з у.