32. Влияние на пластичность металлов химического состава, структуры, температуры нагрева, скорости и степени деформации.

Пластичность характеризуется способностью металлов и сплавов деформироваться без разрушения.

Состав и структура материала. Чистые металлы обладают высокой пластичностью, наличие в стали различных элементов оказывает влияние на пластичность, увеличение содержания углерода свыше 1% снижает пластичность металла. Пластическая деформация сопровождается изменением формы и структуры металла, т.е. в вытягивании зерен и измельчении блочной структуры. В результате деформации в металле вытягиваются вдоль направления деформирования, образую направленную структуру. Структура металла становится неравнопрочной: прочность поперек волокон меньше прочности вдоль волокон.

На предел текучести и деформационное упрочнение сильное влияние оказывает размер зерна. При уменьшении размера зерна возрастание прочности сопровождается сохранением достаточного резерва пластичности. Металлы с мелкозернистой структурой имеют более высокую структуру, чем с крупнозернистой структурой. Металлы с большей плотностью имеют более высокую пластичность.

Существенное влияние на деформационное упрочнение оказывают температура и скорость деформации. Эта зависимость обусловлена тем, что дислокации в процессе движения должны преодолевать энергетические барьеры. Термическая активация помогает прохождению этих процессов. Поэтому при снижении температуры сопротивление деформированию увеличивается. Предел текучести во всех металлах при понижении температуры возрастает.

Концентраторы напряжений приводят к снижению конструктивной прочности металла. В металле, не способном к пластической деформации, состояние неравномерного напряжения сохранится и в местах концентрации напряжений может возникнуть трещина, которая еще более усилит неравномерность распределения напряжений и ускорит разрушение. Поэтому для надежной и безопасной эксплуатации нагруженных конструкций необходимо, чтобы наряду с высокой прочностью всегда имелся известный запас пластичности или вязкости.

33. Коррозия металлов. Виды коррозии. Сущность процесса коррозии. Меры защиты от коррозии.

Коррозия – процесс химического или электрохимического разрушения металлов под действием окружающей среды.

Химическая коррозия происходит в результате окислительного и восстановительного процессов, протекающих одновременно. Химическое взаимодействие металлов состоит в основном из окисления, диффузии атомов металла сквозь оксидные пленки и встречного перемещения атомов кислорода к металлу. Химическая коррозия возможна в любой среде, но наблюдается, главном образом, в воздухе при высоких температурах, в жидких неэлектролитах (нефть, бензин, керосин, расплавленная сера).

Электрохимическая коррозия происходит при взаимодействии металлов с жидкими электролитами (вода, водные растворы солей, кислот, щелочей, расплавы солей и щелочей). При соприкосновении металла с водными растворами между ними начинается взаимодействие, так как катионы металлов, находящиеся на поверхности кристаллических решеток, не удерживаются и переходят в окружающую среду. В сухом газе катионы поверхность покинуть не могут. Металл, потерявший положительный заряд, заряжается отрицательно оставшимися электронами, а слой раствора, прилегающий к металлу, заряжается положительно – возникает скачок потенциала. В случае разрушения равновесия, связанного с перемещением электронов, процесс коррозии продолжается.

На скорость растворения металла в электролите влияют примеси, способ обработки, концентрация электролитов. Металл, находящийся под нагрузкой корродирует быстрее ненагруженного, так как нарушается целостность защитной пленки и образуются микротрещины. Активному протеканию процесса коррозии способствуют углекислый, в особенности, сернистый газы, хлористый водород, различные соли.

Защиту от коррозии следует начинать правильным подбором состава и структуры металла. На практике для защиты металла от коррозии применяют легирование и защитные покрытия.

Легирующие элементы образуют с основным металлом сплавы, твердые растворы, которые повышают коррозиеустойчивость металла. Незначительная добавка меди и хрома (менее 1%) значительно повышает сопротивление стали коррозии, а введением до 20% различных легирующих добавок можно получить нержавеющие стали.

Для защиты металла от коррозии его поверхности создают также пленники. Эти пленки могут быть металлическими, оксидными, лакокрасочными и т.п. Металлические пленки представляют собой механическую защиту (катодное покрытие) или электрохимическую (анодное покрытие). Катодное покрытие – покрытие металлом, который более электроположителен, чем основной. Анодное покрытие – покрытие более электроотрицательным металлом, чем основной (цинкование, хромирование).

При оксидировании естественную пленку, всегда имеющуюся на металле, делают более прочной путем ее обработки сильным окислителем, например водородным раствором NaOH+NaNO₃ при 125-140°С в течение 40-60 мин.

Фосфатирование – состоит в получении на изделии поверхностной пленки из нерастворимых солей железа или марганца в результате обработки металла фосфатами железа или марганца.

Плакирование – наложение на основной металл тонкого слоя защитного металла (биметалла) и закрепление его путем горячей прокладки.

Металлизация – покрытие поверхности детали расплавленным металлом, распыленным сжатым воздухом.

Лакокрасочные покрытия основаны на механической защите пленкой из различных красок и лаков.

При временной защите металлических изделий от коррозии (транспортирование, складирование) используют для покрытия металла невысыхающие масла, а также ингибиторы – вещества, замедляющие протекание коррозии (нитрит натрия).

Ванны, раковины, декоративные изделия для защиты от коррозии покрывают эмалью, т.е. направляют на металл при 750-800°С различные комбинации силикатов (кварц, полевой шпат, буру, глину и др.).