Корозійна стійкість чавуну
Корозійне руйнування чавуну викликається електрохімічними, рідше чисто хімічними процесами. Корозія може бути рівномірною, місцевою, міжкристалітною вибірковою.
У загальному випадку корозія оцінюється зазвичай як швидкість зменшення маси матеріалу і виражається в г/(м2∗год) або мм/рік. Залежно від цих втрат розрізняють класи стійкості при корозії у сильно- та середньоагресивних середовищах (табл. 1).
Опір корозії залежить як від особливостей металу, так і від зовнішніх факторів – складу та температури середовища, доступу кисню, руху розчину чи газу щодо металу. Зокрема, підвищення температури та швидкості руху середовища збільшує швидкість корозії.
До факторів, пов'язаних з особливостями металу, відносяться структура, хімічний склад, шлакові та газові включення, напруга та стан поверхні.
По опору коррознн сірі чавуни з пластинчастим і кулястим графітом в різних середовищах можуть бути віднесені до різних класів стійкості (табл. 2).
0,025 мм/рік). Корозія починає зростати при забрудненні атмосфери, головним чином сірчистими газами. При цьому склад і тип чавуну, зокрема форма графіту та характер матриці, мають порівняно невеликий вплив. Єдиним елементом, корисним у умовах, є мідь.
Роль складу і структури чавуну також не дуже велика при корозії в природних, промислових, лікувальних і морських водах, хоча чавун марок ВЧ, особливо перлітний, має більш високу корозійну стійкість у морській воді, ніж чавун марок СЧ. Головний вплив у цих умовах, як і при атмосферній корозії, мають склад середовища тащільність виливків. Розчини солей, гідрати яких надають воді кислотного характеру, значно прискорюють корозію, а солі, що дають при гідролізі лужні розчини, уповільнюють корозійний процес.
В умовах підземної корозії істотно впливають так фактори, як склад і електричний опір ґрунту, характер контакту, наявність блукаючих струмів та ін. . Дещо більший опір корозії в ґрунті чинять чавуни марок КЧ та ВЧ, особливо в агресивному середовищі.
У загальному випадку для цих чавунів корозійна стійкість підвищується в міру подрібнення графіту та зменшення його кількості, при однофазній структурі матриці, а також при зменшенні вмісту Si, S, Р. Підвищують опір корозії модифікування, а також легування Сu (до 1,4%) , Ni (до 3,0%), Сr (до 1,0%). Для роботи в лужному середовищі рекомендуються чавуни, що містять 0,8-1,0% Ni та 0,6-0,8% Сr або 0,35-0,5% Ni та 0,4-0,6% Сr.
Однак при впливі на метал сильних реагентів, кислот та лугів слід застосовувати високолеговані чавуни. У цих випадках основне значення набуває хімічного складу чавуну. Роль структури, особливо форми виділення графіту, значно менша. За інших рівних умов найкращими є аустенітна чи феритна структура. Компактний або пластинчастий графіт мало різняться за своїм впливом, якщо останній роз'єднаний, порівняно невеликий та рівномірно розподілений.
Підвищення опору чавуну корозії в агресивних середовищах досягається легуванням елементами, які мають високий потенціал (Cu, Ni, Мо) і є більш стійкими, або здатні утворити захисні плівки, що пасивують (Сг, Si, А1) в гой.або іншому середовищі, або мають обома цими свійавами.
Хімічна стійкість чавуну в кислотах різко збільшується при вмісті кремнію
1,5%. Сплави ЧС15, ЧС17 стійкі в азотній, фосфорній, оцтовій і, що особливо важливо, в сірчаній кислоті за будь-яких концентрацій і температури і в суміші HN03 і H2S04. Феросіліди стійки також у розчинах солей, але легко кородують під впливом соляної кислоти, міцних лугів та фтористих сполук. Для підвищення стійкості у кислоті НСl сплави легують до 4,0% Мо (ЧС15М4, ЧС17МЗ). Ці метали відомі під назвою антихлор. Антихлор стійкий до соляної кислоти будь-який концен. трації при всіх температурах, в азотній кислоті будь-якої концентрації, в лимонній, пікриновій, сірчаній та фосфорній кислотах, перекису водню чотирихлористому вуглеці, залізному купоросі. Недоліком цих сплавів є велика крихкість, погана оброблюваність та низькі механічні властивості. Тому застосовують феросилід тільки в умовах, коли необхідна низька швидкість корозії, не вище 0,25 мм/рік.
В умовах впливу лугів зазвичай використовують чавуни, леговані нікелем (хромом). Найкращі результати досягаються при використанні високолегованих чавунів типу неризист (наприклад, ЧН15Д7Х2). Ці чавуни стійки також у холодних розведених розчинах сірчаної кислоти. У соляній кислоті чавун цього типу менш стійкий, а азотної — нестойкий (див. табл. 2).
При великому вмісті хрому (12-35%) чавун виявляється хімічно стійким у багатьох середовищах, кислотах, лугах, солях і особливо в азотній кислоті завдяки утворенню пасивуючої оксидної плівки. У соляній кислоті оксидна плівка цих сплавах руйнується внаслідок впливу хлоридів.