Коррозия

Если два металла электрически соединены и погружены в раствор их собственных ионов, значение электродного потенциала определяет, какой из материалов будет корродировать. Железо растворяется в электролите, потому что железо имеет электродный потенциал (-0.44 V) ниже, чем у меди (0.34 V). Соответственно, медь осаждается на катоде. Величина действующего напряжения равна:

DV = V₁ - V₂ = 0.34 - (-0.44) = 0.78 V

Более инертные Платина Более активные Олово Графит Железо и сталь Титан Алюминиевые сплавы Никель Цинк Латуни Магний

Гальваническая коррозия возникает, когда разнородные металлы помещены вместе в электролит (например, морскую воду). В результате один из металлов становится анодом и корродирует быстрее, чем обычно. Другой металл является катодом, и скорость его коррозии уменьшается. Гальванический ряд полезен для выбора материалов, которые будут использоваться в соединениях. Металлы внизу таблицы более активны (аноды) и корродируют быстрее, чем материалы находящиеся выше. Кроме того, чем ближе расположение металлов в таблице, тем ниже скорость коррозии их соединений.

Скорость коррозии зависит от отношения площадей анодных и катодных областей. Когда площадь анодной области меньше, чем катодной, то коррозионный процесс ускоряется. Соответственно, скорость коррозии меньше, когда большой анод соединен с меньшим катодом.

Болт, находящийся под постоянной нагрузкой, корродирует быстрее, чем в отсутствии нагрузки. Это происходит из-за наличия областей материала с концентрацией напряжений, являющихся анодными к областям с более низким напряжением. Совместное действие приложенного растягивающего напряжения и агрессивной окружающей среды является причиной растрескивания деталей (образования сетки трещин).

Области металлов, подвергнутых холодному деформированию, имеют много дислокаций и поэтому постоянно находятся под напряжением. Эти области являются анодными по отношению к менее напряженным областям и корродируют быстрее.

Доступ кислорода к области под прокладкой ограничен и поэтому его концентрация низкая. Эта область является анодом по отношению к областям со свободным доступом кислорода, что ускоряет коррозию.

Для заданного числа циклов нагружения влияние коррозийной среды на усталостную прочность металлов увеличивается при уменьшении частоты. Это означает, что конструкции, нагруженные при низкой частоте, будет выдерживать меньшее количество циклов до разрушения при данном уровне напряжений. На рисунке показаны усталостные кривые для углеродистой стали, полученные при испытаниях в различных средах.
При циклическом нагружении в коррозионной среде все металлы и сплавы не имеют предела выносливости. Это означает, что конструкция, эксплуатируемая в таких условиях, в конце концов разрушится, даже если приложенное напряжение очень низкое.

Типичная структура литейного слитка состоит из трех зон:
1. Зона быстрого охлаждения - несколько слоев мелкодисперсных равноосных кристаллов около стенок изложницы.
2. Зона столбчатых кристаллов - ориентированные кристаллы, растущие в направлении, противоположном направлению теплоотвода через стенки изложницы.
3. Зона равноосных кристаллов – равноосные неориентированные кристаллы больших размеров в центре слитка.
В зависимости от условий заливки и материала пропорция зон столбчатых и равноосных кристаллов в слитке может меняться. Медленное охлаждение, добавление зародышеобразующих агентов и перемешивание расплава увеличивает протяженность зоны равноосных кристаллов. Расширенная зона столбчатых кристаллов характерна для чистых металлов.

Чем больше отношение объема к площади поверхности, тем медленнее слиток охлаждается и затвердевает.
Время затвердевания слитка может оценить по уравнению Хворинова:

T_S = B·(V/A)²,

где V - объем; A - площадь поверхности; B – коэффициент затвердевания.

Модели часто имеют уклоны на боковых поверхностях, параллельных направлению извлечению. Это позволяет легко извлекать модель без повреждений и разрушения полости литейной формы. Угол уклона составляет обычно 0.5-2^o. Угол зависит, главным образом, от параметров литейного процесса и используемых материалов.

Материалы с небольшим температурным диапазоном кристаллизации (например, чистые металлы или эвтектические сплавы) имеют тенденцию к образованию больших концентрированных усадочных раковин (справа). Отливки сплавов с большим температурным диапазоном охлаждения имеют пористость, распределенную по всему объему материала.

Жидкотекучесть – это способность материала в расправленном состоянии течь и заполнять полости литейной формы перед затвердеванием. Жидкотекучесть чистых металлов и эвтектических сплавов выше, чем у доэвтектоидных и заэвтектоидных сплавов.

Прибыли используются для компенсации усадки залитого металла при затвердевании и избежания формирования усадочных раковин в отливке. Усадочные раковины формируются в прибыли, потому что это самая верхняя часть слитка, твердеющего в форме. Прибыли обычно расположены в центре наиболее массивных секций отливок. Прибыль должна быть достаточно большой, чтобы компенсировать усадку в отливке. Металлы имеют различную усадку, которая и влияет на размер прибылей.

Date: 2015-10-21; view: 420; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...