Výnimočná odolnosť proti korózii z nehrdzavejúcej ocele pramení zo synergických účinkov jej jedinečného chemického zloženia, mikroštruktúry a pasívneho filmu vytvoreného na jeho povrchu {{}} Nižšie je multi-dimenzionálna analýza podkladových vedeckých princípov .
I . Zloženie zliatiny: Položenie základu pre odolnosť proti korózii
Chromium (CR): „Architekt“ pasívneho filmu
Kritický obsah: Keď obsah chrómu v nehrdzavejúcej oceli presahuje 10 . 5%, spúšťa „jav pasivácie“.
Mechanizmus: Chromium má silnú afinitu k kyslíku . vo vzduchu, rýchlo reaguje s kyslíkom a vytvára extrémne tenký (nanometrový), ale hustý oxidový film primárne zložený z cr₂o₃ {{}}}}} {}} {}} {}} {} {}} {}}} {}}} {}} {}}} {}} {}} {}} {}}} {}} {}} {}}} {}} {}} {}} {}} {}} {}}} {}} {}} {}}} {}} {}}} {}}} {}}} {}}: voda) z kontaktu s kovovým substrátom .
Samoliečba: Aj keď je pasívny film poškodený (e . g ., mechanickým opotrebením), môže chróm rýchlo regenerovať nový oxidový film v prítomnosti kyslíka, dosiahnutie „samoliečenia .“
Nikel (NI): „Optimalizátor“ kryštálovej štruktúry
Stabilizujúca austenitická štruktúra: Nickel expands the austenitic phase region, promoting the formation of a single austenitic structure (e.g., 304 stainless steel). This homogeneous structure reduces potential differences between phases, minimizing the likelihood of electrochemical corrosion.
Zlepšenie komplexných vlastností: Nikel zlepšuje húževnatosť a rezistenciu na kyselinu z nehrdzavejúcej ocele, najmä v neoxidizačných kyselinách (e . g ., zriedka kyselina sulfurová) .
Molybdenum (MO): „Guardian“ proti lokalizovanej korózii
Zvýšenie odporu.: V prostrediach obsahujúcich chlorid-ión (e . g ., morská voda, soľné roztoky), nehrdzavejúca oceľ je náchylná na jamu koróziu {. molybdén stabilizuje pasívny film v prostredí CL⁻ oceľ .
Posilnenie odolnosti proti korózii štrbiny: MO inhibuje akumuláciu korozívnych médií v crevices (e . g ., prírubové kĺby), čo účinne zabránil korózii CRIVICE .
Úlohy ďalších prvkov
Titán (Ti) a niobium (NB): Tieto prvky sa prednostne viažu s uhlíkom, aby sa vytvorili stabilné karbidy (e . g ., tic), bránenie uhlíku reagovať s chrómom na vytvorenie cr₂₃c₆ {. Týmto sa vyhýba depletu chromium na zŕn z nehrdzavejúcej ocele) .
Dusík (N): Dusík môže čiastočne nahradiť nikel, aby stabilizoval austenitickú štruktúru a zároveň zvýšil pevnosť a odolnosť proti korózii (e . g ., v duplexných nerezových oceliach) .}}}}}}}}}}}}}}}}}}
II . Mikroštruktúra: Kľúčový faktor ovplyvňujúci korózne dráhy
Odolnosť proti korózii z nehrdzavejúcej ocele je úzko spojená s jej mikroštruktúrou, pričom rôzne štruktúry vykazujú rôznu citlivosť na koróziu:
Austenitic Creadless Steels (e . g ., 304, 316)
Jednofázová výhoda: Ich homogénna austenitická štruktúra nemá významné potenciálne rozdiely, vďaka čomu sú menej náchylné na elektrochemickú koróziu .
Spracovanie charakteristík: Tieto ocele ponúkajú dobrú plasticitu a zvárateľnosť . Zahrievanie v rozsahu teploty senzitizácie (450 - 850 stupňov) však môže zrážať CR₂₃C₆, čo vedie k intergranulárnej korózii.}
Ferritické nehrdzavejúce ocele (e . g ., 430)
Vysoký obsah chrómu: Zvyčajne obsahujúc 11–17% chróm, vykazujú dobrú odolnosť proti korózii a oxidácii, ale nižšiu plasticitu .
Korózia: Rozhrania feritového karbidu vo svojej mikroštruktúre môžu podstúpiť selektívnu koróziu v silne korozívnych médiách .
Martensitic Arinless Steels (E . G ., 410)
Vysoký obsah uhlíka: Chladenie tvorí martenzitickú štruktúru, ktorá ponúka vysokú pevnosť, ale slabá odolnosť proti korózii . sa používajú hlavne v aplikáciách, ktoré uprednostňujú mechanické vlastnosti pred koróznym odporom (e . g ., prípravky) .
Duplex Cadless Steels (e . g ., 2205)
Dvojfázová synergia: Zložené z približne 50% austenitu a 50% feritu vykazujú vynikajúcu odolnosť voči krakovaniu jamiek a napätia (SCC) v porovnaní s jednosfázovými oceľami, spolu s vyššou pevnosťou .
Iii . Pasívny film: základná bariéra proti korózii
Vlastnosti pasívneho filmu
Ultra tenký a hustý: S hrúbkou iba 1–3 nm film pozostáva z Cr₂o₃ a menšieho Feo/nio, čo efektívne blokuje difúziu iónov .
Polovodičové správanie: Cr₂o₃ pôsobí ako polovodič typu n s nízkou hustotou defektu, inhibuje migráciu elektrónov a redukuje korózny prúd .
Podmienky formácie pasívneho filmu
Požiadavka kyslíka: Pasivácia vyžaduje prostredie bohaté na kyslík . Odolnosť proti korózii klesá v podmienkach devertovaných kyslíkom (e . g ., zapečatené kontajnery s roztokmi) .
dopad: Pasívny film je stabilný v neutrálnom alebo slabo kyslom prostredí . v silne kyslých (e {. g {{}}, hydrochlorové kyseliny) alebo alkalických podmienok, film sa môže rozpustiť, čo zvyšuje korisť (e}. g {} {}} {}, Moon) Odpor .
IV . Potlačenie elektrochemickej korózie: blokovanie korózie pri zdroji
Zvyšovanie potenciálu elektród
Chromium zvyšuje elektródový potenciál železa z približne -0.5 v (vs . štandardná vodíková elektróda) na +0.2 v, znižuje tendenciu kovov pôsobiť ako anóda a korodovať .
Minimalizácia tvorby mikrokuľiek
Homogénne štruktúry (e . g ., single austenit alebo ferit) znižujú potenciálne rozdiely medzi fázami {{{}} {{Riešenie homogenizácia homogenizácie zloženia, zníženie rozdielov chemickej aktivity medzi hranicami zŕn a zŕním inhibíciou mikrofór
Účinok katódovej ochrany
Keď sa z nehrdzavejúcej ocele spojí s inými kovmi, pôsobí ako katóda (chránená), ak je jeho elektródový potenciál vyšší ., napríklad keď je spárovaný s hliníkovým, hliníkovým korodom prednostne, chráni z nehrdzavejúcej ocele .
V . spoločné typy korózie a protiopatrenia
| Typ korózie | Mechanizmus | Protiopatrenia z nehrdzavejúcej ocele |
|---|---|---|
| Jednotná korózia | Korózia sa vyskytuje rovnomerne cez povrch | Spolieha sa na pasívny film odvodený od CR na blokovanie korozívnych médií |
| Korózia jamiek | Ióny chloridu poškodzujú pasívny film a vytvárajú lokalizované korózne jamy | Pridajte MO (e . g ., 316 z nehrdzavejúcej ocele) na stabilizáciu pasívneho filmu v Cl⁻ |
| Rozmanitá korózia | CR₂₃C₆ Zráža sa na hraniciach zŕn, čo spôsobuje vyčerpanie chrómu | Pridajte Ti/NB na stabilizáciu uhlíka alebo na použitie žíhania s vysokým teplotou roztoku |
| Praskanie korózie napätia (SCC) | Ťahový stres a korozívne médiá indukujú praskanie | Na zníženie koncentrácie napätia alebo dolného obsahu Ni (e. g {., ferritické ocele) použite Duplex Cadless Steels (e . g., 2205) |
| Korózia trhliny | Korozívne médiá sa hromadí v crevices (e . g ., kĺby) | Vyhnite sa konštrukciám CRIVICE alebo použite nehrdzavejúce ocele obsahujúce MO |
VI . Vplyv výrobných procesov a servisných prostredí
Procesy tepelného spracovania
Žíhanie riešenia: Zahrievanie na vysoké teploty (e . g ., 1050–1100 stupňov) rozpustí karbidy, po ktorom nasleduje rýchle ochladenie, aby sa dosiahla homogénna jednostranná štruktúra a zabránila intergranulárnej korózii .
Ošetrenie: Pre Ti/nb obsahujúce ocele (e . g ., 321), zahrievanie na 850–900 stupňoch podporuje zrážanie TIC a zabránia formácii CR₂₃C₆ .
Ošetrenie povrchom
Leštenie alebo pasivácia znižuje povrchové defekty a nečistoty ., napríklad zvolenie odstraňuje železné čipy z obrábania, aby sa predišlo „Microcell“ Formation .
Environmentálne faktory
Typ médií: 304 Nerezová oceľ funguje dobre v kyseline dusičnej (oxidačná kyselina), ale vyžaduje MO (e . g ., 316) v kyseline hydrochlorovodíkovej (neoxidizačná kyselina) {{}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}, SuperseniC si vyžaduje vysoké CR/Mo Steels. 904l) .
Teplota: Vyššie teploty všeobecne urýchľujú koróziu . Napríklad 316 z nehrdzavejúcej ocele môže byť nedostatočná vo vysokej teplote zriedenej kyseliny sulfurovej, čo vyžaduje zliatiny vyššej triedy (e {. g., hasteloy) {6}.....
Záver: Viacrozmerný synergický systém odporu korózie
Odolnosť proti korózii z nehrdzavejúcej ocele vychádza z súhry dizajnu zliatiny (proporcie Cr, Ni, MO atď. mikroštruktúrna homogenizácia . V praxi, výber vhodného typu z nehrdzavejúcej ocele na základe korózneho prostredia (e {. g .}, médiá, teplota, stres) a kombinácia procesov (e {{}} s {10} s Pokroky v materiálovej technológii, nové nehrdzavejúce ocele (E . G ., vysoké dusíky, zliatiny rezistentné na koróziu) rozširujú aplikácie v extrémnych prostrediach .}}}}}}}}}}}}}}}}}