Коррозионная защита внутренних поверхностей труб тепловых и водопроводных систем вакуумно-диффузионным хромированием
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
несущих диффундирующий элемент;
.смачиваемость насыщаемого металла жидкой фазой, несущей диффундирующий элемент;
.структурно-энергетические условия образования фазы на поверхности металла;
.степень пластической деформации в зоне диффузии.
Кинетические факторы:
.соотношение между скоростью поступления элемента на поверхность и скоростью его диффузии. Скорость химической реакции в газовой фазе и скорость сублимации элемента превышает скорость диффузии элемента в металле, что предопределяет не только весьма высокие начальные концентрации диффундирующего элемента, но и прямое его осаждение на поверхности. Оба эти условия способствуют образованию неравновесного диффузионного слоя;
2.скорость реакции взаимодействия на границе металл - насыщающая среда;
.Скорость нагрева до изотермы процесса и скорость охлаждения по окончании охлаждения;
.Продолжительность процесса диффузии на изотерме диффузии;
.Соотношение между скоростью диффузии элемента в поверхность сплава и скоростью самодиффузии элементов насыщаемого сплава.
Приведенные выше факторы, имеющие место в большинстве случаев практики ХТО, оказывают, прежде всего, влияние на начальную концентрацию диффундирующего элемента. Чем выше концентрация диффундирующего элемента на поверхности металла, тем больше вероятность отклонения условий формирования диффузионного слоя от равновесомых.
В этой связи попытки трактовать диффузионные процессы при насыщении сплавов с точки зрения только "чистой" или только "реакционной" теории не могут иметь под собой реальной почвы до тех пор, пока указанные факторы не будут приняты во внимание.
Неравновесный механизм формирования диффузионного слоя при насыщении поверхности металлов элементами обнаруживаются с помощью различных методов физико-химического анализа и, в частности, рентгеноструктурного, микрорентгеноспектрального, химического и др.
Проведенные исследования подтверждают неравновесный механизм формирования диффузионного слоя при насыщении поверхности металлов и сплавов различными элементами.
Для объяснения кинетики образования диффузионных хромовых покрытий и определения их структуры при хромировании железа и стали необходимо знание диаграмм состояния системы железо-хром и железо-хром-углерод.
Рассмотрим только характерные области этих диаграмм позволяющие уяснить кинетику образования хромовых диффузионных покрытии и их структуру.
На рис.1.11 приведена диаграмма состояния системы железо-хром.
Рис.1.11 Диаграмма состояния системы железо-хром
Из диаграммы следует, что в высокотемпературной области существует непрерывный ряд ? - твердых растворов, которые после затвердевания образуют кристаллическую решетку О.Ц.К. и Г.Ц.К. В области сплавов, богатых железом, имеется замкнутая область у твердых растворов (аустенит), к которой примыкает гетерогенная область (? + ?) твердых растворов. Исследования сплавов системы железо-хром с помощью рентгеноструктурного анализа позволило установить, что ? область исчезает при введении в железо 14,7% хрома. [15]
Кроме твердых ? и ? растворов железохромистые сплавы при содержании хрома и железа 47% и температурах ниже 950С имеет хрупкую составляющую фазу, которая представляет собой интерметаллическое соединение хрома и железа типа FeCr. ? - фаза образуется как из ? - так и из ?-твердых растворов при медленном охлаждении. При быстром охлаждении ? - фаза не образуется. Хром с углеродом образует несколько типов карбидов, температуры, плавления которых различны. В этой системе образуются карбиды только трех видов: Сr23С6, Сr7С3, Сr3С2 имеющие соответственно гранецентрированную кубическую, тригональную и орторомбическую кристаллические решетки. В наиболее распространенных сплавах встречаются карбиды хрома только двух типов: Сr3С6 и О7С3. В присутствии железа часть хрома в обоих карбидах может замещаться железом. В карбиде Сr23С6 до 18-20 % Сr замещается железом, в карбиде Сr7С3 от 30 до 50 %. Наличие углерода в стали существенно влияет на диффузию хрома и структуру диффузионного сдоя. Установлено, что углерод тормозит диффузию хрома в результате образования карбидной фазы на поверхности стали. Отмечается, что образование карбидов связано с диффузией углерода из сердцевинных зон стали навстречу диффундирующему хрому, чему способствует большое химическое сродство хрома к углероду.
Можно высказать следующее предложение по поводу механизма формирования диффузионного слоя с неравновесной структурой при хромировании железа. Когда скорость поступления хрома на поверхность металла значительно превышает скорость диффузии его в железо, на поверхности образуется адсорбционный слой 100% хрома (глубина адсорбционного слоя зависит от физико-химических и кинетических факторов). Одновременно с образованием адсорбционного слоя на границе раздела его с основным металлом происходит процесс двухсторонней диффузии атомов железа в адсорбционный слой и атомов хрома из слоя в основной металл. Это приводит к образованию диффузного слоя, состоящего из твердого раствора железа на основе хрома. Поскольку скорость диффузии железа больше, чем у хрома, концентрация железа в адсорбционном слое увеличивается, а концентрация хрома уменьшается, несмотря на то, что непрерывно происходящее уменьшение концентрации хрома частично компенсируется его диффузией из внешнего источника насыщения. На поверхности в зависимости от режима насыщения дости?/p>