رونمایی از فولاد ضد زنگ: اصول علمی مقاومت در برابر خوردگی

مقاومت در برابر خوردگی استثنایی فولاد ضد زنگ ناشی از اثرات هم افزایی ترکیب شیمیایی منحصر به فرد آن ، ساختار و فیلم منفعل است که بر روی سطح آن شکل می گیرد . در زیر یک تجزیه و تحلیل چند بعدی از اصول علمی اساسی.}

من . ترکیب آلیاژ: پایه و اساس مقاومت در برابر خوردگی

Chromium (CR): "معمار" فیلم منفعل

محتوای بحرانی: هنگامی که محتوای کروم در فولاد ضد زنگ از 5 {1} 5} 5 ٪ بیشتر می شود ، "پدیده انفعال" را تحریک می کند.

مکانیزم: Chromium نسبت به اکسیژن .} در هوا ، به سرعت با اکسیژن واکنش نشان می دهد تا یک فیلم اکسید بسیار نازک (مقیاس نانومتر) ایجاد کند ، اما در درجه اول از cr₂o₃ .}}}}}}} این فیلم منفعل به عنوان یک آرمور قوی عمل می کند ، به طور موثری}} media} media} media} media (e e {} media (e {} media (e {} media (e {{{{} media (e {} media (e e {} media (e {} media}}} اکسیژن ، آب) از تماس با بستر فلزی.

توانایی بهبودی خود: حتی اگر فیلم منفعل آسیب دیده باشد (E . G. ، با پوشیدن مکانیکی) ، Chromium می تواند به سرعت یک فیلم اکسید جدید را در حضور اکسیژن بازسازی کند ، و به "خود درمانی.}" دست پیدا کند ".

نیکل (NI): "بهینه ساز" ساختار کریستالی

تثبیت ساختار آستنیتی: نیکل منطقه فاز آستنیتی را گسترش می دهد ، و ترویج تشکیل یک ساختار austenitic واحد (e . G . ، 304 فولاد ضد زنگ). این ساختار همگن باعث کاهش اختلافات بالقوه بین فازها می شود ، به حداقل می رسد احتمال حادات الکتروشیمیایی {}

تقویت خواص جامع: نیکل چقرمگی و مقاومت اسید فولاد ضد زنگ ، به ویژه در اسیدهای غیر اکسید کننده را بهبود می بخشد (E. G {{2} ، اسید سولفوریک رقیق).

مولیبدن (MO): "نگهبان" در برابر خوردگی موضعی

تقویت مقاومت گودال: در محیط های حاوی کلرید (E . G . ، آب دریا ، محلول های نمکی) ، فولاد ضد زنگ مستعد ابتلا به خوردگی. molybdenum در محیط های Cl⁻ تثبیت می شود {5 {5} Tynes Steel) به عنوان مثال ، 316 Stainless (STAINTINGSTY). فولاد.

تقویت مقاومت در برابر خوردگی شکاف: MO تجمع رسانه های خورنده را در شکافها مهار می کند (E . G. ، اتصالات فلنج) ، به طور موثری از خوردگی Crevice . جلوگیری می کند

نقش عناصر دیگر

تیتانیوم (TI) و Niobium (NB): These elements preferentially bind with carbon to form stable carbides (e.g., TiC), preventing carbon from reacting with chromium to form Cr₂₃C₆. This avoids chromium depletion at grain boundaries and mitigates intergranular corrosion (e.g., 321 فولاد ضد زنگ) .

نیتروژن (N): نیتروژن می تواند تا حدی جایگزین نیکل شود تا در حالی که مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی را تقویت می کند ، ساختار آستنیتی را تثبیت کند (E . G. ، در فولادهای ضد زنگ دوبلکس) .

II . ریزساختار: یک عامل اصلی که بر مسیرهای خوردگی تأثیر می گذارد

مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ با ریزساختار آن از نزدیک گره خورده است ، و ساختارهای مختلف دارای حساسیت متفاوتی نسبت به خوردگی هستند:

فولادهای ضد زنگ Austenitic (E . G. ، 304 ، 316)

مزیت یک فاز: ساختار آستنیتی همگن آنها فاقد تفاوت های بالقوه قابل توجهی است ، و آنها را نسبت به خوردگی الکتروشیمیایی کمتر حساس می کند .

ویژگی های پردازش: این فولادها پلاستیک و جوشکاری خوبی دارند . با این حال ، گرمایش در محدوده دمای حساسیت (450-850 درجه) ممکن است باعث رسوب cr₂₃c₆ شود ، و منجر به خوردگی بین دانه ای می شود .}} این می تواند با افزودن Ti/NB یا انجام محلول انجام محلول {4.

فولادهای ضد زنگ فریتیک (e . g. ، 430)

محتوای کروم بالا: به طور معمول حاوی 11-17 ٪ کروم ، آنها مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون خوب اما پلاستیک پایین تر.

رفتار خوردگی: رابط های فریت-کربید در ریزساختار آنها ممکن است در رسانه های کاملاً خورنده ، خوردگی انتخابی داشته باشد.

فولادهای ضد زنگ Martensitic (E . G. ، 410)

محتوای کربن بالا: خاموش کردن یک ساختار مارتنزیتی را تشکیل می دهد ، مقاومت بالایی اما مقاومت در برابر خوردگی ضعیف را ارائه می دهد . آنها عمدتاً در برنامه های اولویت بندی خصوصیات مکانیکی نسبت به مقاومت خوردگی (e. g {{2} ، کارد و چنگال) استفاده می شوند.

فولادهای ضد زنگ Duplex (E . G. ، 2205)

هم افزایی دو فاز: متشکل از تقریباً 50 ٪ آستنیت و 50 ٪ فریت ، آنها مقاومت برتر در برابر گودال و ترک خوردگی استرس (SCC) در مقایسه با فولادهای تک فاز ، همراه با استحکام بالاتر.

iii . فیلم منفعل: سد اصلی در برابر خوردگی

خواص فیلم منفعل

بسیار نازک و متراکم: با ضخامت تنها 1-3 نانومتر ، این فیلم از Cr₂o₃ و جزئی FeO/Nio تشکیل شده است ، که به طور موثری انتشار یونی را مسدود می کند.

رفتار نیمه هادی: cr₂o₃ به عنوان یک نیمه هادی از نوع N با چگالی کمبود کم ، مهار مهاجرت الکترونی و کاهش جریان خوردگی . عمل می کند

شرایط شکل گیری فیلم منفعل

الزام اکسیژن: Passivation به یک محیط غنی از اکسیژن نیاز دارد . مقاومت در برابر خوردگی در شرایط محروم از اکسیژن کاهش می یابد (E. G . ، ظروف مهر و موم شده با محلول) .}}}}}}

تأثیر pH: The passive film is stable in neutral or weakly acidic environments. In strongly acidic (e.g., hydrochloric acid) or alkaline conditions, the film may dissolve, necessitating alloying elements (e.g., Mo) to enhance corrosion مقاومت .

IV. سرکوب خوردگی الکتروشیمیایی: مسدود کردن خوردگی در منبع

افزایش پتانسیل الکترود

کروم پتانسیل الکترود آهن را از تقریباً -0.5 v (vs .} الکترود هیدروژن استاندارد) به +0.2 V افزایش می دهد ، و تمایل فلز را به عنوان یک آند انجام می دهد و .

به حداقل رساندن تشکیل میکروسل

ساختارهای همگن (E . G. ، تک آستنیت یا فریت) اختلافات بالقوه بین فازها را کاهش می دهد . آلیاژ و انسداد محلول در ترکیب ترکیب ، کاهش فعالیت های شیمیایی بین مرزهای دانه و دانه ها تا مهار میکروسیل 3

اثر محافظت کاتدی

هنگامی که فولاد ضد زنگ با فلزات دیگر تماس می گیرد ، اگر پتانسیل الکترود آن بالاتر باشد.} به عنوان مثال ، هنگامی که با آلومینیوم جفت می شود ، آلومینیوم را ترجیح می دهد ، محافظت می کند و از فولاد ضد زنگ. محافظت می کند.

v . انواع خوردگی مشترک و اقدامات متقابل

vi . تأثیر فرآیندهای تولید و محیط های خدمات

فرآیندهای عملیات حرارتی

بازپخت راه حل: گرم کردن به درجه حرارت بالا (E . G. ، 1050-1100 درجه) کاربیدها را حل می کند ، و به دنبال آن خنک کننده سریع برای دستیابی به یک ساختار تک فاز همگن و جلوگیری از خوردگی بین دانه ای-5.

درمان تثبیت: برای فولادهای حاوی Ti/NB (E. G . ، 321) ، گرم کردن در 850-900 درجه باعث افزایش بارش TIC می شود و از تشکیل Cr₂₃c₆ جلوگیری می کند.}

درمان سطحی

جلا دادن یا انفعال نقص سطح و ناخالصی ها را کاهش می دهد . به عنوان مثال ، ترشی تراشه های آهن را از ماشینکاری خارج می کند تا از تشکیل "میکروسل" جلوگیری شود.

عوامل محیطی

نوع رسانه: 304 فولاد ضد زنگ در اسید نیتریک (اسید اکسید کننده) عملکرد خوبی دارد اما به mo (e . g . ، 316) در اسید هیدروکلریک (اسید غیر اکسید کننده). محیط های آب دریا نیاز به استیل های Cr/Mo بالا (E {{6 {6 {{. g} g} g} g} g} g} g} 904l) .

دما و غلظت: درجه حرارت بالاتر به طور کلی سرعت خوردگی را تسریع می کند . به عنوان مثال ، 316 فولاد ضد زنگ ممکن است در اسید سولفوریک رقیق با دمای بالا کافی نباشد ، به آلیاژهای درجه بالاتر (E . G {5} ، هاستلووی) .}}}}}}

نتیجه گیری: یک سیستم مقاومت در برابر خوردگی هم افزایی چند بعدی

مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ ناشی از تعامل طراحی آلیاژ (نسبت Cr ، Ni ، MO ، و غیره .) ، کنترل ریزساختاری (تک فاز یا دوبلکس) ، خواص فیلم منفعل خودکشی و فرآیندهای تولید بهینه شده.}} inturection intrricte intrricte starmle در شکل گیری منشأ منشأ در شکل گیری از طریق شکل گیری منشأ در شکل گیری است که از طریق شکل گیری منشأ است. همگن سازی ریزساختاری . در عمل ، انتخاب نوع فولاد ضد زنگ مناسب بر اساس محیط خوردگی (E {{5} G. ، رسانه ، دما ، استرس) و ترکیب کنترل فرآیند (E. G} G {{{8} 8} uploy annulemailation) مقاومت . با پیشرفت در فن آوری مواد ، فولادهای ضد زنگ جدید (E {{11} G . ، فولادهای نیتروژن بالا ، آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی) در حال گسترش برنامه های در محیط های شدید {15 {{}}}