Металлов

В 1748 г. М. В. Ломоносов высказал мысль, что при прокаливании металлы соединяются с воздухом, образуя окалину. Это была первая научная теория окисления металлов (в том числе и коррозии), которую в 1773 г. дополнил Лавуазье, доказавший, что металлы при окислении соединяются с химически активной частью воздуха – кислородом.

В современной технологии к конструкционным материалам предъявляются высокие требования, в том числе к сопротивлению коррозии при высоких температурах и в атмосфере различных газов, в агрессивных коррозионных средах и т.д. Этим условиям должны отвечать материалы, используемые при конструировании космических кораблей, сверхзвуковых самолётов, скоростных судов, современной промышленной аппаратуры, медицинской техники, различных строительных сооружений и т.д. Ввиду распространенности явлений коррозии подбор новых конструкционных материалов и разработка эффективных противокоррозионных мероприятий ведутся параллельно во многих отраслях науки и техники.

4.1. Газовая коррозия, жаростойкость и жаропрочность

металлов

Наиболее распространенным и практически важным видом химической коррозии металлов является газовая коррозия – коррозия металлов в газах при высоких температурах. Первопричина газовой коррозии металлов – их термодинамическая неустойчивость в данной газовой среде при данной температуре и парциальном давлении агрессивного компонента.

Газовая коррозия металлов имеет место при работе многих металлических деталей и аппаратов (металли­ческой арматуры нагревательных печей, двигателей внут­реннего сгорания, газовых турбин, аппаратов синтеза аммиака и др.) и при проведении многочисленных технологических процессов обработки металлов при высоких температурах (при нагреве перед прокаткой, ковкой, штамповкой, при термической обработке и др.). Из этого следует, что вопросы газовой коррозии металлов и защиты от нее имеют большое практическое значение.

Характерной особенностью процессов высокотемпературного окисления металлов и сплавов является образование и непрерывное нарастание на их поверхности слоя твердых продуктов реакции. Этот слой разделяет металл и окружающую среду, поэтому ход процесса окисления зависит от диффузии металла и окислителя. Практически самой распространенной газовой средой является воздух, единственный окисляющий компонент которого – кислород, поэтому продуктами газовой коррозии обычно бывают оксиды. Слой продуктов газовой коррозии называется окалиной. Обычно окалиной называют продукт газовой коррозии железа и стали, состоящий из окислов железа. В науке о газовой коррозии это название понимается более широко: окалина – это продукт газовой коррозии любых металлов, причем она может состоять не только из окислов, но и из других соединений, например сульфидов.

Толщина слоя окалины обычно превышает 0,1 мкм. Плен-

ки меньшей толщины, образующиеся на поверхности металлов и сплавов при обычной или несколько повышенной температуре, называются налетом.

Поведение металлов при высоких температурах может быть описано с помощью двух важных характери­стик – жаростойкости и жаропрочности.