Явление пассивации с успехом используется в практике защиты металлов от коррозии, особенный интерес представляет пассивность металлов в высокоагрессивных электролитах (например, в сильных кислотах), в которых защищать металл особенно трудно.
Пассивность — это состояние, которое возникает при торможении анодной реакции ионов металла в определенном диапазоне потенциалов. Переход металла из активного состояния в пассивное называется пассивацией, а обратное явление — активацией или депассивацией. С термодинамической точки зрения, пассивный металл не более благородный, чем активный. Однако, замедление коррозионных процессов происходит благодаря образованию фазовых и адсорбционных пленок на поверхности металла, которые и тормозят анодный процесс. Не всякое торможение коррозии может быть связано с явлением пассивации. Например, золото, платину и другие металлы, которые обладают термодинамической стабильностью, не называют пассивными (рисунок 1).
Получение нержавеющих сталей основано на повышении способности к пассивации железа при легировании его хромом и другими легирующими компонентами. Однако, пассивность нержавеющих сталей зависит от содержания хрома как основного легирующего компонента. Нижний предел легирования железа хромом — не менее 12, верхний – 25- 30 %, что обусловлено появлением хрупкости у материала. В зависимости от характера легирования и структуры различают нержавеющие хромистые стали с ферритной, мартенситной или мартенситно-ферритной структурой, а также хромоникелевые стали с аустенитной, аустенитно-ферритной или аустенитно-мартенситной структурой. Общее понимание о структуре нержавеющей стали в зависимости от количества легирующих компонентов дают диаграммы фазового состояния, например, для системы железо-никель-хром (рисунок 1).
Скорость и характер коррозии металла зависят от множества факторов, таких как внутренние, внешние, механические и конструктивные. Внутренние факторы связаны с природой самого металла, его составом, структурой и состоянием поверхности. К ним можно отнести термодинамическую устойчивость, тип кристаллической решетки металла и ее внутренние напряжения, наличие примесей и др.
Часто встречается мнение, что нержавеющая сталь совсем не ржавеет, ей не нужна никакая защита, в любых условиях.
Так ли это? Конечно, все виды легированных сталей, к которым относятся и нержавеющие, значительно более стойки к коррозии, чем углеродистые, «черные» металлы.
Известно: высоколегированные стали несмотря на то, что называются нержавеющими, при определенных условиях подвержены коррозии. Сейчас рассмотрим основные типы коррозионных повреждений изделий из нержавеющей стали.
Сенсибилизация – вид междукристаллического или межзеренного заржавливания в результате которого кристаллы металла выпадают из кристаллической решетки его поверхности. Когда данное явление происходит в районе сварного присоединения, оно называется «коррозия сварного шва». Когда сенсибилизация имеет узкую продолговатую форму, она называется «ножевая коррозия» — от черных выемок, образовавшихся в месте соединения рукоятки и лезвия ножа. 316 сталь сенсибилизируется при температурах 480-900С. При больших температурах сенсибилизация начинается через 3 минуты, при низких температурах может пройти больше полутора часов.
Следующим по распространенности видом коррозии является так называемая щелевая коррозия, после питтинговой она – главный враг целостности металла.
Холодное оксидирование (воронение) стали как способ получения декоративного покрытия на деталях из углеродистой и малоуглеродистой стали
Защита углеродистых и малоуглеродистых сталей от коррозии различными методами находит достаточно широкое применение в промышленности. К таким методам защиты чаще всего относят покрытия, получаемые на поверхности обрабатываемых деталей электрохимическим способом – цинкованием, никелированием и др. Помимо защитных свойств к покрытиям очень часто предъявляются и требования по внешнему виду и декоративности.