Межкристаллитная коррозия МКК

Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3
МКК - это коррозия по граням зерен, наблюдается, когда металл в целом пассивен, а активируется грань зерна.
Поэтому межкристаллитная коррозия внешне не проявляется, но когда она проникает на значительную глубину, металл теряет свою прочность и может разрушиться даже при небольших нагрузках.
Углеродистые и низколегированные стали редко подвергаются межкристаллитной коррозии только в средах неактивных, в которых они способны к пассивации.
Более часто подвергаются цветные металлы (сплавы Си и Аl), и нержавеющие стали.
Межкристаллитная коррозия
МКК

Механизм МКК
Различают 2 механизма возникновения МКК:
Механизм сегрегации. Согласно ему, на границе зерна накапливаются различные примесные(S, Р, С, В) и легирующие элементы(Си, Аl, Мп), за счет чего коррозионная активность границы зерна повышается.
Причина МКК нержавеющих сталей – карбидообразование с последующей активацией границы зерна.
Для каждого вида нержавеющих сталей существует температурный интервал образования карбидов. Карбиды образуются на границе зерен. Прежде всего карбиды образует хром.
Для образования карбидов необходимо, чтобы к границам зерен продиффундировали Cr и C.

Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3
Углерод обладает в сталях большой подвижностью и диффундирует к границе зерна быстрее. А хром диффундирует медленно, он диффундирует только вблизи границы зерна. Поверхность раздела зерен обедняется по хрому.
Правило Таммана на границе зерна зерна не выполняется.
Коррозионная стойкость сплава с ростом
содержания легирующего компонента
меняется не плавно, а скачками. Они
наблюдаются при достижении С=п/8
атомной доли (п=1, 2, 3, 4 …)
Механизм МКК

Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3
Теория карбидообразования хорошо подтверждается кривыми СС
Межкристаллитная коррозия зависит от условий нагрева и термообработки металла для нержавеющих сталей существуют провоцирующие МКК виды нагрева
Механизм МКК

Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3

Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3
Уменьшение количества С в сталях (идет меньше карбидообразование – металлургический способ)
08Х13 склонность к 04Х18Н9Т склонность к
10Х13 межкристаллитной 08Х18Н9Т межкристаллитной
20Х13 коррозии растет 12Х18Н9Т коррозии растет
Введение элементов, склонных к образованию карбидов (Ti, Nb)- у них склонность к карбидообразованию выше, чем у Сr. (Ti нужно брать в 5раз >, чем С; Nb – в 10раз >, чем С)
Правильная термообработка
Аустенизация стали (нагрев стали и перевод ее в аустенит; резкое охлаждение (закалка) – полиморфный перевод успевает пройти; но карбиды не успевают образоваться → межкристаллитная коррозия не образуется). Способ применяется для аустенитных и аустенитно-ферритных сталей.
Способы защиты нержавеющих сталей от МКК

Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3
Медленное охлаждение – отжиг. При этом в стали протекают следующие процессы:
Начинают образовываться карбиды, и происходит диффузия Cr-иона и С с границ зерен;
Концентрация хрома на границе зерна снижается, возникает градиент концентрации хрома на границе и внутри зерна,
За счет длительного нагрева диффузия по хрому также успевает пройти и концентрация хрома выравнивается и так как Cr в сталях вводится с запасом на границе зерна концентрация хрома соответствует правилу Таммана. Метод используют для ферритных сталей.
Способы защиты нержавеющих сталей от МКК

Ножевая коррозия
С карбидообразованием связан еще один специфичный вид коррозии. Так называемая ножевая коррозия, которая наблюдается в сварном шве, на границе сварного шва или в зоне термического влияния вблизи шва (ЗТВ). В этих зонах идет повышенное карбидообразование и сталь активируется за счет снижения концентрации хрома в этих зонах.
Лучшая защита – отжиг сварного шва.

Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3

Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3
Питтинговая коррозия - это коррозия в виде точек, наблюдается в том случае, когда металл пассивен, активации идет в отдельных точках.
Подвергаются углеродистые стали в слабоагрессивных средах и сплавы цветных металлов.
Более часто она проявляется на нержавеющих сталях (Cr и Ni), в целом они пассивны, а в отдельных точках – активируются.
Питтинговая коррозия проявляется в средах, где есть анионы – активаторы, Cl -, Br-, H2S, СN- и т.д.
Питтинговая коррозия

Виды питтингов
1 2 3 4
I
τ

Розенфельд делит питтинг на 4 вида по глубине:
Мелкий (идет на глубину 0,3-0,4 мм; d = 0,3-0,4мм). Питтинг возникает, работает короткое время, далее идет репассивация его поверхности.
Средний (глубина 0,8 – 1 мм; d = 0,8-1мм ). Работает более длительное время, дальше репассивация.
Мелкий и средний питтинг встречаются
наиболее часто.
Глубокий, работающий периодически;
Глубокий, работающий постоянно.
В глубоком питтинге начинает работать щелевой эффект и гидролиз продуктов коррозии.
Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3
Питтинговая коррозия

Образование питтинга может происходить за время от нескольких минут до десятков месяцев.
Обычно он возникает на неметаллическом включении в металл (НВ). Рядом с НВ возникает канавка, которая растет вглубь в результате чего и образуется питтинг. НВ удаляется из питтинга или растворяется в коррозионной среде и поверхность питтинга пассивируется вновь.
Виды неметаллических включений (НВ) в металле:
Частички шлака
Соли
Оксиды
Нитриды
Бориды
Углерод
Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3
Образование питтинга

Методы защиты
По возможности увеличить чистоту металла. Все мероприятия по рафинированию металла повышают стойкость металла к питтинговой коррозии.
Удаление ионов – активаторов;
Применение более высоколегированных сталей (более надежная пассивация);
Уменьшение углерода в нержавеющих сталях;
Термообработка для получения более однородной структуры;
Ингибиторная защита;
Катодная защита

Язва (раковина) это большие образования. Часто
бывает так – сначала образуются питтинги 1,2,3,4,
а потом они сливаются и образуется язва.
В язве диаметр (d) самый разнообразный. Она
всегда растет и вглубь, и в ширину. В ней работают
2 эффекта:
Щелевой эффект (анодный участок вершина язвы)
Язва обычно забита продуктами коррозии : FeCl2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2HCl
Идет гидролиз, рН может быть до 3. Вся поверхность за счет этого активируется, язва закономерно углубляется, и рано или поздно превращается в сквозную
Язва может возникнуть самостоятельно (без питтинга), чаще возникает на дислокациях или загрязнениях в металле.
Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3
Язвенная коррозия

Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3

Модуль 6. Виды коррозии
Лекция 6.3
Виды питтинга
2.
3.
Виды питтинга нарисовать поточней (атлас)