Раздел: Дом. Быт. Техника. Строительство. Сельское и приусадебное хозяйство

Никель и никелевые сплавы характеризуются высокой коррозионной стойкостью как в обычных атм. условиях, так и во мн. агрессивных средах, что в значит, степени связано со сравнительно высокой термодинамич. устойчивостью никеля и его сплавов в окислительных средах. Среди различных сплавов на никелевой основе представляют большой практич. интерес коррозионно-стойкие сплавы, легированные медью, хромом, молибденом, кремнием.

Сплавы никель — медь. При содержании меди ок. 30% сплавы системы Ni—Си имеют наиболее высокую коррозионную стойкость. Широкое применение имеет деформированный сплав монель-металл, содержащий 30% меди, 1,5—2% железа, 1,5% марганца, остальное— никель. Монель-металл имеет значительно более высокую коррозионную стойкость, чем никель в неокислит, к-тах, содержащих кислород (аэрированные растворы). Монель-металл стоек в растворах плавиковой к-ты всех концентраций (включая безводную плавиковую к-ту) и хорошо сопротивляется воздействию чистой фосфорной к-ты всех концентраций при ограниченном доступе воздуха. При повыш. аэрации или введении окислителен скорость коррозии монель-металла в плавиковой и фосфорной к-тах резко возрастает. В азотной к-те монель-металл разрушается. Монель-металл устойчив в морской воде, при этом застойные условия, так же как для никеля, менее благоприятны. Высокой коррозионной стойкостью характеризуется монель-металл в растворах щелочей и мн. органич. к-тах (при ограниченном доступе кислорода). Монель-металл устойчив в растворах мн. солей, в т. ч. в растворах хлоридов (NaCl, ZnCl2). В кислых растворах солей, содержащих ионы — окислители Fe3 +, Си2 +, N03, монель-металл неустойчив. В атм. условиях сплав чувствителен к примесям сернистых газов. С повышением темп-ры скорость коррозии монель-металла значительно увеличивается во всех средах, за исключением растворов плавиковой к-ты, не содержащих избытка воздуха.

Сплавы никель — хром. Различают железистые и нежелезистые нихромы. Железистые нихромы содержат 60% никеля и 13—15% хрома, остальное — Fe. К железистому нихрому относится также сплав инконель, содержащий 73—75% никеля, 13—15% хрома и 5—6% железа. Нежелезистый нихром обычно содержит ок. 20% . хрома. Железистые и нежелезистые нихромы имеют высокую коррозионную стойкость в сельских и морских атм. условиях.

В пром. атмосфере, содержащей сернистые газы, нихромы подвержены коррозии. Нихромы весьма устойчивы в пресной воде, а также в движущейся морской воде, застойная морская вода менее благоприятна; они устойчивы также в рудничных водах.

При обычных темп-pax нихромы устойчивы в растворах серной к-ты (до 5%), растворах плавиковой и фосфорной к-т всех концентраций (в т. ч. безводной плавиковой к-те, а также в растворах сероводорода). В азотной к-те особенно высокую коррозионную стойкость имеют сплавы при содержании 20% хрома. В сильно концентрированной азотной к-те (более 96%) и др. сильных окислителях нихромы разрушаются вследствие явления перепассивации. Чем больше содержание хрома в никелевых сплавах, тем более они устойчивы в растворах азотной к-ты; добавки железа при этом повышают устойчивость нихромов. В горячих растворах азотной к-ты стойкость нихромов уступает стойкости хромоникелевой и хромистой нержавеющих сталей. Нихромы устойчивы в растворах солей, в кислых растворах хлоридов, за исключением растворов FeCl3 и СиС12. В органич. к-тах при обычных темп-pax нихромы устойчивы, в кипящих растворах уксусной и муравьиной к-т их коррозионная стойкость резко уменьшается. Нихромы устойчивы в щелочных растворах, за исключением высококонцентрированных (при высоких темп-pax), йапр. 90—98%. NaOH при 375—475°, при этом более устойчивы железистые нихромы. Нихромы также устойчивы в водном растворе аммиака.

Сплавы никель — молибден — железо и никель — молибден— железо — хром. Легирование никеля молибденом резко повышает его коррозионную стойкость в растворах соляной к-ты. Сплавы Ni—Mo имеют также высокую стойкость в растворах серной к-*ы. Практич. применение нашли сплавы, легированные железом, т. к» в этом случае удалось получить сплавы, обрабатываемые давлением по обичной технологии. Сплавы Ni—Mo—Fe дополнительно легируются хромом, вольфрамом и кремнием. Имеются два сплава типа Ni—Mo— Fe: сплав А (ЭИ460), содержащий 20% молибдена и 20% железа, сплав В (ЭИ461) с содержанием 30% молибдена и 5% железа. Оба сплава устойчивы в растворе соляной к-ты. С повышением темп-ры скорость коррозии возрастает, особенно сплава А. Сплав В устойчив в растворах соляной к-ты всех концентраций, вплоть до темп-ры кипения. Сплавы устойчивы в растворе серной к-ты до 50% и при темп-ре до 70°, однако в присутствии окислителей коррозионная стойкость их резко снижается как в серной, так и соляной к-тах. Они также имеют низкую коррозионную стойкость в растворах азотной к-ты. С целью обеспечения высокой коррозионной стойкости сплавов Ni—Mo—Fe в окислит, условиях, их дополнительно лети- руют хромом до 15% и вольфрамом до 5% (сплав С) или только хромом до 20% (сплав F). По стойкости в соляной к-те, не содержащей кислорода, эти сплавы уступают сплаву В, особенно при повыш. темп-pax. Коррозионная стойкость сплавов А и В резко снижается в присутствии ионов Fe3+, Cu2+, в то время как сплавы С и F в этих условиях характеризуются высокой коррозионной стойкостью. Все указанные сплавы устойчивы в органич. к-тах, растворах щелочей, нейтральных и щелочных растворах солей.

Из литейных сплавов на никелевой основе наибольшее применение нашли сплав D и сплав G (иллиум).- Сплав D содержит 10% кремния, 3% меди, он используется для работы в горячих растворах серной к-ты всех концентраций, растворах соляной к-ты средней концентрации и др. неокислит. к-тах и солях. В окислит, кислых средах сплав характеризуется низкой коррозионной стойкостью. Сплав G имеет более сложный состав: 22% хрома, 6% меди, 6% молибдена, 6% железа, иногда содержится до 2% вольфрама и до 1% алюминия. Этот сплав устойчив в серной, азотной, фосфорной к-тах и их смесях, а также в растворах солей. С повышением темп-ры скорость коррозии сплава G увеличивается. Сплав характеризуется высокой коррозионной стойкостью в морской воде. В растворах соляной к-ты и влажном хлоре он имеет недостаточную коррозионную стойкость. В числе литейных сплавов находит применение сплав инконель, содержащий ок. 2% кремния; по коррозионным св-вам он близок к деформированному инконелю. Находят применение также литейные варианты деформируемых сплавов А, В, С, F.

Классы коррозионной стойкости показаны в соответствии с логарифмич. шкалой скорости коррозии по ГОСТ 5272—50: I — совершенно стойкие, скорость коррозии зионная стойкость сплавов F и С подобна коррозионной стойкости нержавеющих сталей, что связано с их высокой способностью к пассивированию вследствие легирования хромом.

В зависимости от величины стационарного потенциала никелевые сплавы, как и нержавеющие стали, могут находиться в активном, пассивном состояниях и состоянии перепассивации (см. Коррозия нержавеющих сталей).

Сплавы на никелевой основе менее чувствительны к структурной коррозии, чем нержавеющие стали, что, по-видимому, связано с большей коррозионной стойкостью никеля в активном состоянии в неокислит, средах по сравнению с железом и хромом. Однако и никелевые сплавы в нек-рых условиях могут проявлять склонность к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением. Так, сплавы системы Ni — Си могут подвергаться коррозионному растрескиванию при воздействии ртути и ртутных соединений, растворов кремнефтористоводородной к-ты. Концентрированные растворы едкого натра при высоких темп-pax вызывают коррозионное растрескивание сплавов Ni — Си f нихромов, хотя нихромы отличаются более высоким сопротивлением этому виду разрушения. Сплавы типа нихрома проявляют склонность к точечной коррозии, особенно в застойных условиях морской воды, однако в значительно меньшей степени, чем нержавеющие стали; образующиеся при этом питтинги более широкие и менее глубокие. Особенно сильно проявляется язвенная коррозия в растворе солей хлорноватистой к-ты. Высокой сопротивляемостью к точечной коррозии характеризуется сплав D и сплавы, содержащие молибден.

Никелевые сплавы А, В, С, F после нагрева в интервале 500—700° склонны к межкристаллитной коррозии вследствие обеднения границ зерен молибденом и хромом.

Методы защиты никелевых сплавов от коррозии. Прежде всего должен быть обеспечен правильный выбор сплавов для работы в тех или иных агрессивных средах. В неокислит, агрессивных средах не следует применять сплавы, легированные хромом; в этих условиях как при обычных, так и повыш. темп-pax используют монель- металл и сплавы А, В. Наоборот, сплавы А и В не следует применять в кислых окислит, средах. В соляной к-те при высоких концентрациях и темп-pax, наиболее высокой стойкостью обладает сплав В, дополнительное легирование к-рого сурьмой (0,5%) значительно повышает его коррозионную стойкость. В присутствии окислителей целесообразно использование сплавов, легированных хромом (С, F), в ряде случаев они могут быть заменены нихромами. Для сплавов, содержащих хром, применима анодная защита, при этом сплавы из активного состояния переводятся в пассивное состояние, к-рое поддерживается при крайне незначит, плотности тока. Для борьбы с коррозионным растрескиванием сплавов системы Ni — Си применяется отжиг. Склонность сплавов Ni — Mo — Fe и Ni — Mo—Fe—Сг к межкристаллитной коррозии после нагрева в интервале 500—700° понижается путем легирования ниобием, связывающим углерод в карбиды. Однако эффективность легирования ниобием значительно меньшая, чем нержавеющих сталей. Применяем ся также совместное легирование ниобием и танталом. Для уменьшения склонности к межкристаллитйой коррозии эффективно легирование ванадием до 1,5%.

Для снижения склонности сплавов А и F к межкристаллитной коррозии применяют нагрев до 1000° в течение 1—2 час., для сплавов В и С эта термич. обработка не эффективна. (Об оптимальной термич. обработке никелевых сплавов см. Никелевые сплавы кислотостойкие). В атм. условиях сплавы на основе никеля характеризуются высокой коррозионной стойкостью, особенно в полированном состоянии.

Никель устойчив при нагреве в окислит, атмосфере до 900°, но в присутствии сернистых газов коррозионная стойкость его снижается. Сильно снижают окисление никеля при высоких темп-pax хром, алюминий и кремний, а также небольшие добавки кальция и церия. Наиболее эффективно совместное легирование никелевых сплавов этими элементами. В качестве жаростойкого материала широко применяются нихромы, а в качестве жаростойкого и жаропрочного материала сплавы типа нимоник, дополнительно легированные титаном и алюминием. Исключительно вредной примесью в никелевых сплавах является сера, в присутствии к-рой на границе зерен образуется легкоплавкая эвтектика Ni—Ni3S2, что при высоких темп-pax вызывает склонность сплавов к межкристаллитной коррозии. Для повышения коррозионной стойкости в окислит, и восстановит, атмосферах, содержащих сернистые газы, никель легируют марганцем (до 4,5%) или хромом.

Коррозия никелевых сплавов в расплавленных металлах и гидроокисях. Никель и его сплавы (хастелой А, В, С; инконель; нихромы; монель-металл) обладают высокой коррозионной стойкостью в расплавленном натрии, калии и их сплавах при темп-ре до 650° и перепаде темп-р равном 150°. При более высоких темп-pax коррозионная стойкость их уменьшается. В расплавленном литии никелевые сплавы могут иметь лишь ограниченное применение, при этом хромоникелевые сплавы отличаются более высокой коррозионной стойкостью, а никель и монель-металл более низкой. Никель и его сплавы быстро разрушаются в расплавленном висмуте, свинце и их сплавах. В расплавленном едком натрии никель устойчив до 675°, при более высоких температурах никель растворяется с переносом на холодные участки коммуникаций. Выше 800° отмечается интенсивное растворение. Добавки алюмината натрия и соды уменьшают коррозию никеля. В восстановит, атмосфере (напр., в водороде) уменьшается также растворимость никеля по сравнению с нейтральной и окислит, атмосферами.

Лит.: Акимов Г. В., Основы учения о коррозии и защите металлов, М., 1946; Коррозия металлов. Сб. ст., пер. с англ., кн. 1, JI.—М.„ 1952; Батраков В. П., Коррозия конструкционных материалов в агрессивных средах. v Справочник, М., 1952; Коррозия и защита металлов. Сб. ст., М., 1957; Коррозия и защита металлов. Сб. ст., М., 1962; Кубашевский О., Гопкинс В., Окисление металлов и сплавов, пер. с англ., М., 1955; GodeckeW., «Werkstoffe und Korrosion», 1957, Jg. 8, H. 10, S. 580; Воnd A. P. and Uh11g H. H., «J. Electrochem. Soc.», 1960, v. 107, №6, p. 488; К a t z W., «Werkstoffe und Korrosion», 1961, Jg. 12, H. 12, S. 733; Green N. D., I-st International congress on metallic corrosion, London, 1961 [Proceedings], L., 1962; Grafen H., В б h m G., «Z. Metall- kunde», 1960, Bd 51, H. 5, S. 245; Hessen- b Ги с h W., Metalle und Legierungen fur hohe Temperaturen, T1 1, В., 1940. В. П. Батраков.

  Цветные металлы и сплавы. Никель и никелевые сплавы. Титановые сплавы

  Медные сплавы. Медно-никелевые сплавы. Мельхиор. Нейзильбер

  ЛАТУНИ. Латунь - сплав меди с цинком

  Корпусные материалы

  НИКЕЛЬ. Чистка никелевых предметов

  СТАЛЬ. Углеродистые стали. Углеродистая сталь. Легированная ...

  Никель. Добыча никеля

  Электроды для сварки цветных металлов. Газы и флюсы. Плавящиеся ...

  Сварка стальными электродами Холодная сварка чугуна