Чугун, коррозионные свойства / стойкость
ЧУГУН
Таблица 1. Сравнительные данные по скорости коррозии чугуна и стали в растворах солей и щелочей.
| Воздействующая среда | Концентрация раствора в % | Потери в весе Г/м 2 день | |||
| Нержавеющий чугун | Обыкновенный серый чугун | Мягкая сталь | Нержавеющая сталь | ||
| Аммоний хлористый | 5 | 1,53 | 23,33 | 11,39 | 0,03 |
| Аммоний хлористый при 93 о С | 5 | 2,83 | 97,23 | 55,39 | 1,19 |
| Аммоний хлористый | 10 | 3,85 | 21,41 | 10,9 | 0 |
| Аммоний хлористый при 93 о С | 10 | 2,83 | 104,6 | 49,74 | 1,12 |
| Аммоний сернокислый | 5 | 3,5 | 13,85 | 4,92 | 0,02 |
| Аммоний сернокислый | 10 | 2,16 | 15,13 | 4,99 | 0,03 |
| Аммоний сернокислый | 25 | 0,37 | 5,74 | 1,5 | 0,01 |
| Алюминий сернокислый | 5 | 8,17 | 17,35 | 72,23 | 0 |
| Бензин | — | 0 | 0 | 0,04 | 0,4 |
| Медь сернокислая | 0,5 | 21,25 | 55,51 | 32,28 | 0 |
| Медь сернокислая | 10 | 25,7 | 226 | 496,7 | 0 |
| Кальций хлористый | 5 | 2,75 | 4,77 | 3,54 | 0,01 |
| Известь хлорная концентрированная | — | 0,39 | 3,12 | 4,3 | 0 |
| Кальций хлористый и магний хлористый 5%-ный | — | 2,31 | 2,44 | 2,57 | 0,02 |
| Известковая вода | — | 0,11 | 1,52 | 0,99 | 0 |
| Магний хлористый | 5 | 3,37 | 5,31 | 3,29 | 0,01 |
| Керосин | — | 0,25 | 0,26 | 0,42 | 0,04 |
| Квасцы калийные | 0,5 | 0,09 | 3,17 | 2,75 | 0,02 |
| Квасцы калийные | 10 | 5,27 | 15,72 | 14,35 | 0,04 |
| Сода кальцинированная | 5 | 0 | 10 | 0 | 0 |
| Сода кальцинированная | 10 | 0 | 0 | 0,02 | 0 |
| Натрий хлористый | 5 | 2,94 | 3,01 | 2,9 | 0,02 |
| Натрий хлористый при 93 о С | — | 1,43 | 2,27 | 2,57 | 0 |
| Натрий хлористый | 10 | 1,93 | 2,98 | 2,36 | 0,01 |
| То же при 93 о С | — | 0,99 | 2,04 | 3,25 | 0,25 |
| Натрий хлористый | 20 | 1,76 | 1,74 | 1,69 | 0,01 |
| То же при 93 о С | — | 0,64 | 0,01 | 1,67 | 0,28 |
| Натрий фосфорнокислый | 5 | 0,03 | 0,2 | 0,09 | 0 |
Таблица 2. Сравнительные данные по скорости коррозии чугуна и стали в кислотах
| Воздействующая среда | Концентрация раствора в % | Потери в весе Г/м 2 день | |||
| Нержавеющий чугун | Обыкновенный серый чугун | Мягкая сталь | Нержавеющая сталь | ||
| Уксусная кислота | 5 | 18,35 | 311,5 | 51,76 | 0,02 |
| Уксусная кислота | 10 | 10,72 | 441,5 | 61,34 | 0,01 |
| Уксусная кислота | 25 | 11,65 | 394,2 | 74,03 | 0,04 |
| Уксусная кислота | 50 | 39,85 | 320,6 | 76,5 | 0,01 |
| Уксусная кислота | 75 | 37,73 | 238,8 | 47,64 | 0 |
| Уксусная кислота концентрированная | — | 10,7 | 40,78 | 89,54 | 0 |
| Карболовая кислота | 5 | 4,08 | 4,78 | 3,08 | 0,04 |
| Лимонная кислота | 5 | 46,29 | 296,6 | 199,3 | 0,01 |
| Соляная кислота | 5 | 6,05 | 535,3 | 331,9 | 1,42 |
| Соляная кислота | 10 | 4,66 | 611,5 | 787,4 | 3,4 |
| Соляная кислота | 25 | 8,07 | 609,1 | 1108 | 8,81 |
| Соляная кислота | 50 | 23,03 | 618,6 | 1482 | 28,34 |
| Соляная кислота | 75 | 61,49 | 610,6 | 1275 | 372,9 |
| Соляная кислота концентрированная | — | 190,9 | 557,3 | 650 | 563,9 |
| Азотная кислота | 5 | 425,7 | 515,8 | 704,9 | 0,05 |
| Азотная кислота. | 10 | 1217 | 1515 | 1303 | 0 |
| Азотная кислота | 25 | 528,8 | 572 | 3306 | 0 |
| Азотная кислота | 50 | 531,6 | 379,8 | Образец разрушился | 0 |
| Азотная кислота | 75 | 451,5 | 347,4 | 20,26 | 0 |
| Азотная кислота концентрированная | — | 383,6 | 338,1 | 12,36 | 0 |
| Сернистая кислота | (60%СО2) | 131,84 | 557,2 | 511,1 | 0 |
| Серная кислота | 5 | 3,06 | 614,5 | 917 | 0 |
| Серная кислота | 10 | 3,23 | 702 | 1474 | 0,6 |
| Серная кислота | 25 | 0,56 | 675,6 | 1179 | 42 |
| Серная кислота | 50 | 0,75 | 5,28 | 7,89 | 103,8 |
| Серная кислота концентрированная | 75 | 11,9 | 1,11 | 1,27 | 0,17 |
Таблица 3. Сравнительные данные по скорости коррозии чугуна и стали в воде.
Источник
Коррозионная стойкость чугуна
Коррозионное разрушение чугуна вызывается электрохимическими, реже, чисто химическими процессами. Коррозия может быть равномерной, местной, межкристаллитной избирательной.
В общем случае коррозия оценивается обычно как скорость уменьшения массы материала и выражается в г/(м2∗ч) или в мм/год. В зависимости от этих потерь различают классы стойкости при коррозии в сильно- и среднеагрессивных средах (табл. 1).
| Класс | Характеристики стойкости металла | Уменьшение массы металла при коррозии | |
|---|---|---|---|
| г/(м 2 ∗q) | мм/год | ||
| 1 | Вполне стойкие | 10,0 | >12,0 |
Сопротивление коррозии зависит как от особенностей металла, так и от внешних факторов — состава и температуры среды, доступа кислорода, движения раствора или газа относительно металла. В частности, повышение температуры и скорости движения среды увеличивает скорость коррозии.
К факторам, связанным с особенностями металла, относятся структура, химический состав, шлаковые и газовые включения, напряжения н состояние поверхности.
По сопротивлению коррознн серые чугуны с пластинчатым и шаровидным графитом в различных средах могут быть отнесены к различным классам стойкости (табл. 2), В сравнительно чистом и сухом воздухе эти чугуны весьма стойки благодаря образованию пассивирующей пленки (скорость коррозии
0,025 мм/год). Коррозия начинает возрастать при загрязнении атмосферы, главным образом сернистыми газами. При этом состав и тип чугуна, в частности форма графита и характер матрицы, оказывают сравнительно небольшое влияние. Единственным элементом, полезным в этих условиях, является медь.
Роль состава и структуры чугуна также не очень велика при коррозии в природных, промышленных, лечебных и морских водах, хотя чугун марок ВЧ, особенно перлитный, обладает более высокой коррозионной стойкостью в морской воде, чем чугун марок СЧ. Главное влияние в этих условиях, как и при атмосферной коррозии, оказывают состав среды и плотность отливок. Растворы солей, гидраты которых придают воде кислотный характер, значительно ускоряю коррозию, а соли, дающие при гидролизе щелочные растворы, замедляю коррозионный процесс.
В условиях подземной коррозии существенное влияние оказывают так факторы, как состав и электрическое сопротивление почвы, характер контакта, наличие блуждающих токов и др. В частности, с увеличением электрического сопротивления почвы с 100—200 до 20 000 Ом∗см скорость коррозии уменьшается в 3 раза. Несколько большее сопротивление коррозии в почве оказывают чугуны марок КЧ и ВЧ, особенно в агрессивной среде.
| Чугун | Условия эксплуатации | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Промышленная атмосфера | Влажная камера с ежедневной добавкой 0,3% SO2 | Проточная водопроводная при 25 °C | Морская вода *1 | 10%-ный раствор соды при 50 °C | 3%-ный раствор при 10-19 °C | 5%-ная кислота | |||
| серная | соляная | азотная | |||||||
| Белый | — | — | — | 0,045 | — | — | — | — | — |
| Серый | 0,141 | 0,242 | 0,267 | 0,03-0,09 | 0,0185 | 0,084 | 30,7 | 26,7 | 25,8 |
| Высокопрочный: | |||||||||
| ферритный | 0,181 | 0,285 | 0,216 | 0,025-0,105 | 0,01 | 0,077 | — | — | — |
| ферритно-перлитный | 0,181 | 0,235 | 0,257 | — | — | 0,083 | — | — | — |
| перлитный | 0,141 | 0,220 | 0,285 | 0,05-0,07 | 0,012 | 0,084 | — | — | — |
| Ковкий | — | — | — | 0,045-0,08 | — | — | — | — | — |
| Коррозионно-стойкий типа неризист 4Н15Д7 | — | — | 0,049 | 0,02 | — | — | 0,152 | 0,3 | 21,3 |
| Кремнистый типа ЧС15, ЧС15МЧ | — | — | — | — | — | — | 0,125 | 0,125 | — |
| *1 При испытании в проточной морской воде скорость коррозии превышает аналогичные данные в простой воде. Скорость коррозии 1 г/(м 2 ∗ч) = 1,2мм/год | |||||||||
В общем случае для этих чугунов коррозионная стойкость повышается по мере измельчения графита и уменьшения его количества, при однофазной структуре матрицы, а также при уменьшении содержания Si, S, Р. Повышают сопротивление коррозии модифицирование, а также легирование Сu (до 1,4%), Ni (до 3,0%), Сr (до 1,0%). Для работы в щелочной среде рекомендуются чугуны, содержащие 0,8—1,0% Ni и 0,6—0,8% Сr или 0,35—0,5% Ni и 0,4—0,6% Сr.
Однако при воздействии на металл сильных реагентов, кислот и щелочей следует применять высоколегированные чугуны. В этих случаях основное значение приобретает химический состав чугуна. Роль структуры, особенно формы выделения графита, значительно меньше. При прочих равных условиях наилучшими являются аустенитная или ферритная структура. Компактный или пластинчатый графит мало различаются по своему влиянию, если последний разобщен, сравнительно невелик и равномерно распределен.
Повышение сопротивления чугуна коррозии в агрессивных средах достигается легированием элементами, которые обладают высоким потенциалом (Cu, Ni, Мо) и являются более устойчивыми, либо способны образовать защитные пассивирующие пленки (Сг, Si, А1) в гой или иной среде, либо обладают обоими этими свойавами.
Химическая стойкость чугуна в кислотах резко увеличивается при содержании кремния
1,5%. Сплавы ЧС15, ЧС17 стойки в азотной, фосфорной, уксусной и, что особенно важно, в серной кислоте при любых концентрациях и температуре и в смеси HN03 и H2S04. Ферросилиды стойки также в растворах солей, но легко корродируют под воздействием соляной кислоты, крепких щелочей и фтористых соединений. Для повышения стойкости в кислоте НСl сплавы легируют до 4,0% Мо (ЧС15М4, ЧС17МЗ). Эти сплавы известны под названием антихлор. Антихлор устойчив в соляной кислоте любой концен. трации при всех температурах, в азотной кислоте любой концентрации, в лимонной, пикриновой, серной и фосфорной кислотах, перекиси водорода четыреххлористом углероде, железно) купоросе. Недостатком этих сплавов является большая хрупкость, плохая обрабатываемость и низкие механические свойства. Поэтому применяют ферросилиды только в условиях, когда необходима низкая скорость коррозии, не выше 0,25 мм/год.
В условиях воздействия щелочей используют обычно чугуны, легированные никелем (хромом). Наилучшие результаты достигаются при использовании высоколегированных чугунов типа неризист (например, ЧН15Д7Х2). Эти чугуны стойки также в холодных разбавленных растворах серной кислоты. В соляной кислоте чугун этого типа менее стоек, а в азотной — нестоек (см. табл. 2).
При большом содержании хрома (12—35%) чугун оказывается химически стойким во многих средах, кислотах, щелочах, солях и особенно в азотной кислоте благодаря образованию оксидной пассивирующей пленки. В соляной кислоте оксидная пленка на этих сплавах разрушается вследствие воздействия хлоридов.
Источник
