ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 68
Скачиваний: 0
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 14 |
||
Привес в . и г , с м 2 ч а с |
. титана |
в двух |
средах |
при различных температурах |
|||
Среда |
|
|
Температура в °С |
|
|
||
700 |
800 |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
||
|
|||||||
Воздух |
1,0 |
2,1 |
5,4 |
13,8 |
36,0 |
70,0 |
|
Пары воды |
2,9 |
7,6 |
13,2 |
21,8 |
39,0 |
75,1 |
Анализ |
этих |
результатов |
подтверждает |
тот |
очевидный |
|||||||||
факт, что с повышением |
температуры |
скорость тазовой корро |
||||||||||||
зии титана значительно возрастает (приблизительно |
по экспонен |
|||||||||||||
циальному |
закону), |
|
причем |
в |
парах воды коррозия |
развивается |
||||||||
быстрее, |
|
чем |
на |
воздухе, |
особенно |
при |
температурах до 1000°. |
|||||||
Повышенную |
|
окисляе- |
|
|
|
|
|
|
||||||
мость титана в парах |
|
воды |
|
|
|
|
|
|
||||||
авторы [52] объясняют |
еще |
|
|
|
|
|
|
|||||||
не расшифрованными |
струк |
|
|
|
|
|
|
|||||||
турными особенностями слоя |
|
|
|
|
|
|
||||||||
окалины, |
|
обеспечивающими |
|
|
|
|
|
|
||||||
относительно |
большую |
ин |
|
|
|
|
|
|
||||||
тенсивность диффузии. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Нами было проведено ис |
|
|
|
|
|
|
||||||||
пытание на газовую |
|
корро |
|
|
|
|
|
|
||||||
зию |
в |
атмосфере |
воздуха |
|
П р о д ол ж и т ел ь н о ст ь выдержки в < |
|||||||||
сплава технического |
титана |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
с 4% хрома [37]. Опыты про |
Фиг. 47. |
Графики |
привеса сплава техни |
|||||||||||
водились |
'при |
температурах |
ческого |
титана с 4% хрома в результате |
||||||||||
700, |
800 |
|
и 900°. |
|
Графики |
газовой |
коррозии |
при различных темпе |
привеса во времени приведе |
ратурах |
ны на фиг. 47. Их анализ по |
|
казывает, что интенсивность газовой коррозии исследованного спла ва сильно возрастает при увеличении температуры. Так, например, привес за 10 часов при 700° составил 2,4 мг]см2, при 800°— 10,4, т. е. в четыре раза больше, а при 900° — 23 мг/см2, т. е. почти в де
сять риз больше, чем при температуре 700°.
Результаты проведенных опытов показывают также, что при всех температурах коррозия исследованного .сплава развивается вовремени с некоторым замедлением, тем оольшим, чем выше температура опыта. Так, например, средний привес за один час при 700° состав ляет за первый час испытания 0,3 мг/см2час, за 5 часов — 0,28 и за
10 часов — 0,24, т. е. среднечасовой привес за 10 часов уменьшается на 20%. При температуре 800° этот привес равен соответственно 1,8, 1,36 и 1,04 мг/см2час, т. е. за 10 часов уменьшается на 42%. При
900° величина рассматриваемого привеса составила соответственно 5,3, 2,85 и 2,3 мг/см2час, т. е- уменьшилась почти на 57 %.
59
Поглощаемые титаном кислород и азот воздуха идут не только на образование окалины, но и диффундируют в него, существенно
|
|
|
изменяя |
свойства |
поверх |
||||
|
|
|
ностного слоя. В работе В. А. |
||||||
|
|
|
Яковлева |
и |
Я. И. Спекто- |
||||
|
|
|
ра [35] |
получены интересные |
|||||
|
|
|
данные об увеличении твер |
||||||
|
|
|
дости |
поверхностного |
слоя |
||||
|
|
|
образцов сплава |
ВТ2 в ре |
|||||
|
|
|
зультате насыщения их |
кис |
|||||
|
|
|
лородом и азотом |
при |
вы |
||||
|
|
|
держке в атмосфере воздуха |
||||||
|
|
|
в электрической |
|
нагрева |
||||
|
|
|
тельной печи. |
Графики, от |
|||||
|
|
|
ражающие эти данные, при |
||||||
|
|
|
ведены на фиг. 48 и 49. Они |
||||||
|
|
|
показывают, |
что |
|
величина |
|||
Фиг. |
48. |
Микротвердость поверхности об |
твердости |
и |
глубина |
изме |
|||
разцов |
сплава ВТ2 в зависимости от вре |
ненного |
слоя тем |
больше, |
|||||
мени |
выдержки при различных темпера |
чем выше температура и про |
|||||||
|
|
турах |
должительность выдержки. |
||||||
|
|
|
Добавляемые |
к |
титано |
вым сплавам элементы по-разному влияют на окисляемость их при газовой коррозии. При изучении окмсляемости двойных сплавов ти тана с хромом, алюминием и бериллием при 300—900° наибольшая
устойчивость против |
окисле |
|
|||
ния выявлена у сплавов ти |
|
||||
тана с бериллием [10]. Кри |
|
||||
вые |
привеса |
этих |
сплавов |
|
|
при 700 и 900° имеют парабо |
|
||||
лический характер, а ско |
|
||||
рость окисления их при уве |
|
||||
личении содержания берил |
|
||||
лия |
до |
6 % значительно |
|
||
уменьшается. |
|
|
|
||
Алюминий ухудшает стой |
|
||||
кость против окисления. при |
|
||||
500°, однако при 700° увели |
|
||||
чение содержания алюминия |
Длительность выдержки в часах |
||||
до 15% приводит к повыше |
|
||||
нию стойкости. |
Наибольшей |
Фиг. 49. Влияние длительности выдержки |
|||
стойкостью против окисления |
сплава ВТ2 при различных температурах |
||||
при |
температурах |
до 1150° |
на глубину измененного слоя |
||
обладают |
сплавы |
титана с |
|
алюминием, соответствующие соединению TiAl, а по диаграмме со стояний— фазе f , содержащей алюминия от 36 до 42%.
Шестикомпонентный сплав Т4 испытывался на жаропрочность при 700°. Увеличение содержания алюминия в этом сплаве до 4%
приводит к снижению коррозионной стойкости, а при большей кон центрации наблюдается повышение ее. Самым стойким 'Против окис ления оказывается шестикомпонентный сплав с 12% алюминия.
Сплав Т4 без кремния обнаруживает при 700° наиболее высокую скорость окисления. Введение 0,25% кремния делает скорость окис ления минимальной, а затем несколько увеличивающейся при даль нейшем повышении содержания кремния (фиг. 50). Таким образом, алюминий и кремний повышают стойкость против окисления шести
компонентного сплава Т4 при 700°. |
|
|
|
||||||
На фиг. 50 дано несколько |
графиков |
|
|
||||||
изменения привеса при |
различной |
дли |
|
|
|||||
тельности испытания. Анализ взаимного |
|
|
|||||||
расположения этих |
графиков |
позволяет |
|
|
|||||
констатировать, что |
вывод о |
замедлении |
|
|
|||||
процесса газовой |
коррозии |
во |
времени, |
|
|
||||
сделанный по результатам наших исследо |
|
|
|||||||
ваний сплава титана с хромом [37], оказы |
|
|
|||||||
вается справедливым |
и для |
шестикомпо |
|
|
|||||
нентного сплава, |
содержащего |
кремний. |
|
|
|||||
График привеса при 100-часовой выдерж |
|
|
|||||||
ке расположен |
ниже |
соответствующих |
|
|
|||||
графиков для меньших выдержек. Это го |
|
|
|||||||
ворит о том, что в результате замедления |
|
|
|||||||
коррозии во времени средний часовой при |
Содержание кремния в % |
||||||||
вес при большей выдержке |
оказывается |
||||||||
|
|
||||||||
меньшим, чем при кратковременных |
ис |
Фиг. 50. Изменение при |
|||||||
пытаниях. |
|
|
|
приводит к |
|||||
Введение хрома до 20% |
веса сплава Т4 |
при 700° в |
|||||||
снижению стойкости титана против |
окис |
зависимости от содержания |
|||||||
кремния при |
различной |
||||||||
ления при 700—900°, однако сплавы с 20 |
продолжительности испыта |
||||||||
и 25% хрома имеют |
лучшую |
стойкость, |
ния [10] |
||||||
чем чистый титан [10]. |
На фиг. |
51 приве |
|
|
дены графики изменения привеса двойных сплавов титана при раз личных температурах в зависимости от содержания хрома. При тем пературе. 815° наихудшей стойкостью против окисления обладают сплавы, содержащие 2—4% хрома. Это подтверждается результа
тами нашрх исследований [37], по которым построены графики, пред ставленные на фиг. 52. По этим графикам видно, что при темпера туре 800° стойкость против окисления у технического титана выше, чем у сплава его сч4% хрома.
Электрохимическая коррозия. Электрохимическая коррозия, как известно, представляет сабой процесс разрушения одного из разно родных !.металлов при контакте их в присутствии раствора электро лита. При этом разрушается тот металл, который имеет более низ кий электродный потенциал.
По величине электродного потенциала в морской воде некоторые металлы и сплавы располагаются в такой последовательности. На первом месте стоит пассивированная нержавеющая сталь типа 18-8,
61
имеющая наиболее -высокий электродный потенциал. Затем следует монель-металл с несколько меньшим потенциалом, титан, меднони келевый сплав, содержащий 30% меди, латунь, инконель, никель, непассивйрованная нержавеющая сталь типа 18-8, мягкая углероди стая сталь, алюминиевый сплав, алюминий, магниевый сплав и, наконец, магний [1].
Титан имеет высокий электродный потенциал, по этому возможность электро химической коррозии его в паре с другим металлом ма ловероятна. Однако высокое значение потенциала титана является -причиной электро химической коррозии сопря женных е ним металлов.
В монографии А. Д. и М. К. Маквиллэн [3] по дан ным различных авторов при ведены графики зависимо сти электродного потенциа
ла титана от состояния образцов, природы и концентрации электро литов, длительности выдержки в электролите при определении по тенциала и т. д. По приводимым авторами данным Шлепна, элек тродный потенциал титана в вод ном растворе поваренной соли, оп ределенный на образце со свеже-
зачищен-ной поверхностью, |
яв |
|
|
|
|
|
||||
ляется |
отрицательным |
и |
может |
|
|
|
|
|
||
достигать значения —0,27 в. С те |
|
|
|
|
|
|||||
чением времени, в результате дей |
|
|
|
|
|
|||||
ствия кислорода, растворенного в |
|
|
|
|
|
|||||
электролите, происходит пассиви |
|
|
|
|
|
|||||
рование |
поверхности |
металла. |
|
|
|
|
|
|||
При этом электродный |
потенциал |
|
|
|
|
|
||||
постепенно увеличивается и может |
Продолжительность Выдержки |
|||||||||
достигнуть максимального |
значе |
|
|
|
|
в часих |
||||
ния + 0,46 в. |
|
|
|
Ф и г . 5 2 . |
С р а в н и т е л ь н а я с т о й к о с т ь |
|||||
Если |
определение потенциала |
|||||||||
п р о т и в |
о к и с л е н и я |
т е х н и ч е с к о г о т и |
||||||||
проводить на образце, который |
т а н а ( ? ) |
и |
с п л а в а |
е г о с |
4% х р о м а |
|||||
после зачистки |
некоторое |
время |
( 2 ) |
п р и |
т е м п е р а т у р е |
8 0 0 ° |
||||
выдерживался |
при |
комнатной |
|
|
|
|
|
температуре, т. е. подвергался пассивированию кислородом воздуха, то первоначальное значение -потенциала титана окажется менее от рицательным.
На фиг. 53 по данным Шлейна [3] приведены графики изменения, электродного потенциала титана в зависимости от продолжительно
62
сти выдержки его в растворе электролита (3% NaCl в воде). Вели чина первоначального потенциала свежеза-чищенного образца (я) на 0,17 в ниже потенциала образца, подвергнутого пассивированию
на воздухе (б). Однако с те |
|
|||||
чением |
времени |
значения |
|
|||
электродных |
потенциалов |
|
||||
этих образцов сближаются и |
|
|||||
после примерно двухчасовой |
|
|||||
выдержки становятся одина |
|
|||||
ковыми. |
|
|
|
|
|
|
На фиг. 54 по тем же дан |
|
|||||
ным приведен график, иллю |
|
|||||
стрирующий |
изменение |
во |
|
|||
времени электродного потен |
|
|||||
циала титана, |
определенного |
Время выдержки в электро- |
||||
в растворе серной |
кислоты, |
|||||
пите в часах |
||||||
которая |
разрушает защит |
|||||
|
||||||
ную окисную пленку на |
ме |
|
||||
талле и приводит через неко |
Ф и г . 5 3 . И з м е н е н и е э л е к т р о д н о г о п о т е н |
|||||
торое время |
к резкому |
сни |
ц и а л а т и т а н а п р и п а с с и в и р о в а н и и е г о |
|||
в р а с т в о р е э л е к т р о л и т а |
||||||
жению потенциала. |
|
|
||||
|
|
|
||||
Снижение |
потенциала |
|
пассивированного титана за счет разрушения окисной пленки неко торыми электролитами может быть изменено путем создания соот ветствующих внешних условий за счет применения атмосферы раз-
время Выдержки 8 электро- |
|
Время выдержки в |
|||
лите В часах |
|
электролите |
в часах |
||
Ф и г . 5 4 . И з м е н е н и е э л е к т р о д н о г о |
Ф и г . 5 5 . |
И з м е н е н и е э л е к т р о д |
|||
п о т е н ц и а л а т и т а н а п р и р а з р у ш е |
н о г о п о т е н ц и а л а г и т а н а п р и |
||||
н и и р а с т в о р о м |
э л е к т р о л и т а з а |
р а з р у ш е н и и |
(2) и |
в о с с т а н о в |
|
щ и т н о й |
п л е н к и |
л е н и и |
(1) |
п а с с и в и р у ю щ е й |
|
|
|
|
п л е н к и |
|
личных газов над электролитом. На фиг. 55 по тем же данным [3] при ведено два графика изменения во времени электродного потенциала титана, определенного в нормальном piacTBope соляной кислоты, спо собной разрушать защитную окисную пленку на титане. График 1
построен для случая, когда определение потенциала ведется в элек
63