Технология металлов

Сущность процессов защиты металлов от коррозии сводится к следующему.

При легировании в состав стали вводят элементы, снижающие ее склонность к коррозионному разрушению или изменяющие более опасный вид коррозии на менее опасный (например переход межкристаллитной коррозии в равномерную).

В сталь и чугун чаще всего вводят хром, никель, алюминий и кремний, отдельно или совместно в различных соотношениях. Наличие этих элементов в достаточных количествах делает сталь и чугун стойкими в воде, во влажной атмосфере, в растворах многих кислот и щелочей и в атмосфере сухих газов при высоких температурах.

Защита металлическими покрытиями осуществляется различными способами:

• погружение в расплавленный металл (листы, лента, проволока) — оцинкование, лужение, освинцовывание, кадмирование, алитирование;

• гальванический метод — путем отложения на поверхности детали тонкого слоя металла из растворов его солей под действием электрического тока; гальванические покрытия осуществляются хромом, никелем, оловом, цинком, кадмием и другими металлами; этот способ защиты от коррозии был разработан знаменитым русским ученым Б.С. Якоби;

Почти всякая машина или станок имеет вращающиеся валы или оси, работа которых может быть надежной при правильном выборе системы подшипников, которые служат опорами этих валов и осей.

Для уменьшения трения при вращении в подшипниках имеются специальные втулки или вкладыши.

Подшипники с шариковыми и роликовыми вкладышами называются подшипниками качения; подшипники, в которых применяются вкладыши из антифрикционных (подшипниковых) материалов, называются подшипниками скольжения.

В Советском Союзе были проведены большие работы по изучению коррозионных явлений и разработаны методы защиты металлов от коррозии.

Установлено, что коррозионная стойкость деталей тем выше, чем лучше их обработка; наиболее стойкими являются полированные детали.

Наличие на поверхности детали:

• царапин,

• рисок,

• забоин,

• следов обработки

• и других дефектов способствует усилению коррозии.

Коррозия усиливается также при контакте металлов и сплавов различного химического состава, например стали с медью, латунью или бронзой, а также при неоднородной структуре сплава.

Коррозией называется непроизвольное разрушение металлов и сплавов под действием окружающей среды.

Коррозия называется химической, если она происходит под действием сухих газов или жидкостей-неэлектролитов, т.е. жидкостей, не проводящих электрический ток (бензин, керосин, смола и т.п.).

Коррозия называется электрохимической, если она происходит при взаимодействии с жидкостями-электролитами, т.е. проводящими электрический ток (вода, пар, водяные растворы солей, щелочи, кислоты и т.п.).

Виды коррозионных разрушений разнообразны. По характеру разрушения различают:

• равномерную (поверхностную) коррозию;

• местную коррозию;

• межкристаллитную (интеркристаллитную) коррозию.

Поверхностная коррозия

Поверхностная коррозия характеризуется равномерным разрушением металла по всей поверхности. Это наименее опасный вид коррозии, так как можно, зная ее скорость, заранее определить возможный срок службы детали.

Удельный вес алюминия 2,7 г/см3, т.е. он почти в три раза легче железа и более чем в три раза легче меди; температура плавления 658,7°.

Алюминий имеет атомнокристаллическую решетку гранецентрированного куба.

Удельное электросопротивление алюминия мало — 0,028— 0,030 —ом*мм2/м.

В отожженном состоянии алюминий обладает малой прочностью (δв = 10—12 кг/мм2) и твердостью (Нв = 20 — 25 кг/мм2), но высокой пластичностью (δ = 40 — 45%).

Алюминий имеет высокую коррозионную стойкость, так как образующаяся на его поверхности пленка окислов (Аl₂O₃) является защитной, препятствующей окислению нижележащих слоев металла.

Алюминиевые сплавы подразделяются на две группы:

1. литейные, применяемые для изготовления деталей путем отливки в землю, в металлические формы или под давлением,

2. деформируемые, применяемые для изготовления листов, ленты, проволоки, гофра, фасонного профиля и деталей с помощью штамповки, ковки или прессовки.

Алюминиевые сплавы характеризуются небольшим удельным весом (до 3 г/см3), хорошей обрабатываемостью, коррозионной стойкостью, высокими механическими свойствами после термической обработки и хорошими литейными свойствами.

Магний имеет температуру плавления 650°. Удельный вес его 1,74 г/см³ — он самый легкий из всех применяемых в технике металлов.

Кристаллическая решетка магния гексагональная.

В литом состоянии предел прочности магния на разрыв составляет 10—13 кг/мм² при относительном удлинении 3—6%.

Магний обладает большой активностью при взаимодействии с кислородом и в виде порошка и тонкой ленты сгорает на воздухе при ослепительно белом пламени.

В машиностроительной промышленности большое применение имеют медные сплавы, отличающиеся более высокой прочностью, лучшей обрабатываемостью и литейными свойствами и во многих случаях более дешевые, чем медь.

Технические медные сплавы объединены в две группы: латуни — сплавы системы медь — цинк и бронзы — сплавы меди с оловом, марганцем, кремнием, алюминием, бериллием и др.

Добавка в медь цинка (образование латуни) способствует повышению прочности и вязкости сплава и удешевляет его.