Защита материалов от коррозии. Практикум
Покупка
Новинка
Основная коллекция
Тематика:
Общее машиностроение. Машиноведение
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 164
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-1952-9
Артикул: 842755.01.99
Даны рекомендации к выполнению домашнего задания по дисциплине «Коррозия и защита материалов», приведены варианты заданий по оценке стойкости к окислению некоторых сплавов, а также теоретические сведения и задания к лабораторным работам по основным разделам дисциплины. Для студентов машиностроительных специальностей всех форм обучения.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
О. Ю. Бургонова К. Н. Пантюхова ЗАЩИТА МАТЕРИАЛОВ ОТ КОРРОЗИИ ПРАКТИКУМ Учебное пособие Москва Вологда ©Инфра-Инженерияª
УДК . ББК . Б Рецензенты д-р техн. наук проф. кафедры ©Автомобили конструкционные материалы и технологииª СибАДИ В. В. Акимов канд. физ.-мат. наук мл. науч. сотрудник ФГБУН ©Омский научный центрª Сибирского отделения РАН П. М. Корусенко Бургонова О. Ю. Б Защита материалов от коррозии. Практикум учебное пособие О. Ю. Бургонова К. Н. Пантюхова. - Москва Вологда Инфра-Инженерия . - с. ил. табл. ,6%1 -- - - Даны рекомендации к выполнению домашнего задания по дисциплине ©Коррозия и защита материаловª приведены варианты заданий по оценке стойкости к окислению некоторых сплавов а также теоретические сведения и задания к лабораторным работам по основным разделам дисциплины. Для студентов машиностроительных специальностей всех форм обучения. УДК . ББК . ,6%1 -- - - Бургонова О. Ю. Пантюхова К. Н. Издательство ©Инфра-Инженерияª Оформление. Издательство ©Инфра-Инженерияª
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. . Методические указания к выполнению домашнего задания ©Выявление кинетики газовой коррозии бинарных сплавовª ..................... .. Общие теоретические сведения ........................................................ .. Требования к оформлению ............................................................... Варианты для домашнего задания расчетно-графической работы ................... . Сплавы системы ©7L - 7Dª ....................................................................... . Сплавы системы ©7L - 1Eª ....................................................................... . Сплавы системы ©7L - &Rª ....................................................................... . Сплавы системы ©7L - )Hª ........................................................................ . Сплавы системы ©7L - 0Qª ...................................................................... . Сплавы системы ©7L - &Xª ....................................................................... . Сплавы системы ©7L - +Iª ....................................................................... . Сплавы системы ©7L - =Uª ........................................................................ . Сплавы системы ©7L - 1Lª ........................................................................ . Сплавы системы ©+I - 1Eª ...................................................................... . Сплавы системы ©+I - &Rª ...................................................................... . Сплавы системы ©+I - &Xª ...................................................................... . Сплавы системы ©+I - :ª ....................................................................... . Сплавы системы ©+I - 9ª ........................................................................ . Сплавы системы ©1E - 7Dª ...................................................................... . Сплавы системы ©1E - 1Lª ...................................................................... . Сплавы системы ©1E - &Rª ...................................................................... . Сплавы системы ©1E - )Hª ...................................................................... . Сплавы системы ©1E - &Xª ...................................................................... . Сплавы системы ©=U - 7Dª ....................................................................... . Сплавы системы ©=U - 1Eª ...................................................................... . Сплавы системы ©=U - &Rª ....................................................................... . Сплавы системы ©=U - +Iª ....................................................................... . Сплавы системы ©=U - &Uª ....................................................................... . Сплавы системы ©:- =Uª ......................................................................... . Сплавы системы ©: - )Hª ....................................................................... . Сплавы системы ©: - &Rª ....................................................................... . Сплавы системы ©)H - &Rª ...................................................................... . Сплавы системы ©)H - &Xª ...................................................................... . Сплавы системы ©)H - 0Qª ...................................................................... . Сплавы системы ©&R - &Xª ...................................................................... . Сплавы системы ©&R - 1Lª ...................................................................... . Сплавы системы ©7D - :ª ....................................................................... . МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ .............................................................................
Лабораторная работа ʋ . Изучение газовой коррозии бинарных сплавов ....... Лабораторная работа ʋ . Определение влияния технологических факторов на скорость газовой коррозии стали Х ............................................... Лабораторная работа ʋ . Определение допустимости контактов материалов при эксплуатации конструкции в условиях электрохимической коррозии ................................................................................................................... Лабораторная работа ʋ . Определение скорости электрохимической коррозии некоторых сплавов ................................................................................. Заключение ............................................................................................................... Библиографический список .................................................................................... Приложения ............................................................................................................. Образец оформления титульного листа ................................................................ Пример выполнения графиков ...............................................................................
ВВЕДЕНИЕ На современном этапе развития техники предъявляются высокие требования к надежности и долговечности конструкций изготавливаемых из различных материалов с применением разнообразных технологических методов. Однако сохранение требуемых эксплуатационных характеристик деталей узлов агрегатов или сооружений зависит от факторов рабочей среды в которых они эксплуатируются. Уменьшают срок службы изделий процессы коррозии металлических материалов старение полимеров и биоповреждения материалов. Этими процессами обусловлены колоссальные убытки. Причем страны имеющие более развитую промышленность тратят больше средств на предотвращение коррозионных процессов. Подсчитано что примерно часть всего выплавляемого металла идет на восполнение ущерба от коррозии. Химические физические и биологические загрязнения природной среды связанные с жизнедеятельностью человечества приводят к заметной интенсификации процессов коррозии. Поэтому так необходимо знание теории коррозионных явлений и методов борьбы с ними. Вопросами коррозии и защиты металлов от нее занимаются и материаловеды и химики и инженеры различных профилей. Изучение теоретических основ дисциплины ©Защита материалов от коррозииª а также других дисциплины связанных с вопросами коррозии металлических и неметаллических материалов происходит на лекционных занятиях и при самостоятельной работе студентов. Практическое ознакомление с предметом происходит при выполнении домашних заданий а также лабораторных работ и позволяет сформировать необходимые умения и навыки такие как - способность оценивать характер влияния окружающей или производственной среды на закономерности течения коррозионных процессов - умение применять современные методы защиты металлов и промышленного оборудования от коррозии - владение навыками выбора материала обеспечивающего требуемую надежность и долговечность для деталей узлов и сооружений эксплуатируемых в заданных условиях. Домашнее задание приведенное в данном учебном пособии посвящено оценке кинетики процесса высокотемпературного окисления на воздухе в широком температурном и временном интервале ряда бинарных сплавов. Работа представляет собой небольшое исследование позволяющее сформировать навыки обработки результатов эксперимента. Применение графического анализа позволяет представить экспериментальные данные в наглядном графическом виде с использованием возможностей 0LFURVRIW ([FHO. Последующий анализ графиков способствует развитию аналитического мышления обучающихся. Для получения практических навыков предусмотрено выполнение лабораторных работ. Каждая лабораторная работа имеет единую структуру - теоретическую часть в достаточном для подготовки студентов к работе объеме
- практическую часть с подробными рекомендациями по выполнению работы - варианты заданий для студентов обучающихся в дистанционном формате - контрольные вопросы позволяющие проконтролировать уровень освоения материала - форму отчета по лабораторной работе позволяющую логически излагать и систематизировать полученные знания и применять навыки. Издание предназначено для использования в высших учебных заведениях при подготовке студентов машиностроительных специальностей всех форм обучения.
. Методические указания к выполнению домашнего задания ©выявление кинетики газовой коррозии бинарных сплавовª .. Общие теоретические сведения Решение многих задач современной техники связано с эксплуатацией материалов в условиях высоких температур. Известно что высокие температуры вызывают значительное окисление металлов и сплавов на их основе которое приводит к нежелательному ухудшению эксплуатационных характеристик или к разрушению. Причиной этого служит газовая коррозия. Как правило газовая коррозия протекает по химическому механизму т. е. металл в процессе химического взаимодействия с газом газами выступает в роли восстановителя который отдает электроны и окисляется. Компонент газовой среды выступает в роли окислителя акцептора электронов атомы или группы атомов принимающие электроны и образующие химическую связь. Способность материала сопротивляться газовой коррозии оценивается его жаростойкостью окалиностойкостью. На жаростойкость оказывают влияние такие факторы как - состав сплава и пленки - температура - давление и состав газа. В результате химической коррозии на поверхности материала образуется пленка из продуктов коррозии. В зависимости от свойств пленки толщины сплошности эластичности адгезии и др. процессы коррозии со временем могут тормозиться или ускоряться. Зависимость толщины пленки от времени в общем виде определяется уравнением Эвонса A C K K c d W G G где į - толщина пленки IJ - время ее образования Kd - константа диффузии при данных условиях Kс - константа скорости химической реакции образования пленки С0 - концентрация действующей среды на внешней поверхности пленки А - постоянная интегрирования. Для очень тонких и несплошных пленок величина d K G мала по сравнению с c K G и первым членом уравнения можно пренебречь. Тогда зависимость роста пленки от времени имеет вид линейного уравнения A K C K c d W G .
Если пленка достаточно толстая то величина d K G будет велика по сравнению с c K G и можно пренебречь вторым членом уравнения. Для пленок средней величины зависимость роста пленки от времени имеет вид уравнения параболы A K C K c d W G . Рис. . Рост толщины слоя пленки во времени На рис. на участке AB кривая окисления близка к прямой AМ тангенс угла наклона которой пропорционален константе скорости химической реакции. Между точками B и C идет сложная зависимость уравнения роста пленки. На участке CED имеется параболическая зависимость скорости роста пленка. Кривая ABCED - основная кривая окисления. Если после достижения величины į’ растущая пленка становится несплошной например за счет большого числа дефектов за счет перехода в газообразное состояние или за счет высоких внутренних напряжений то далее ее рост подчиняется линейному закону кривая ABCEK. Иногда за счет ухудшения протекания встречной диффузии ионов металла и ионов окислителя процесс роста пленки может замедлиться или прекратиться. Этому соответствует логарифмический участок FL. Так как температура влияет на подвижность ионов то скорость окисления скорость роста пленки может быть выражена уравнением A RT Q v - OJ где Q - энергия активации диффузии характеризующая изменение скорости химической коррозии с температурой R - универсальная газовая постоянная равная Дж мольāК Т - температура. Для большинства случаев основным окислителем газовой среды является кислород. Изучение взаимодействия кислорода с металлами и сплавами при различных температурах имеет большое значение в связи с их эксплуатацией в условиях высокотемпературного окисления.
.. Требования к оформлению Домашнее задание выполняется в соответствии с номером варианта. Вариант задания определяется по выбору преподавателя. На титульном листе указываются - полное наименование образовательного учреждения и соответствующей кафедры - тема домашнего задания - Ф. И. О. студента номер группы и факультет институт - Ф. И. О. преподавателя. Образец оформления титульного листа приведен в прил. А. Работа выполняется для оценки кинетики процесса высокотемпературного окисления на воздухе в широком температурном и временном интервале бинарных сплавов следующих систем - титана с металлами ,-9,,, групп - циркония с металлами ,-9,,, групп - гафния с металлами ,-9,,, групп - ниобия с металлами ,-9,,, групп - тантала с металлами ,-9,,, групп - вольфрама с металлами ,-9,,, групп - железа с металлами ,-9,,, групп - кобальта с металлами ,-9,,, групп. Влияние легирующих элементов температуры на процессы формирования окалины проявляется в изменении кинетических характеристик газовой коррозии в связи с изменением законов образования окалины или времени перехода от параболических или логарифмических законов к линейному. Изучение высокотемпературного окисления сплавов дает возможность выявить перспективные концентрации легирующих элементов значительно повышающие жаростойкость сплавов. Жаростойкость окалиностойкость согласно ГОСТ - может быть определена весовым методом - по уменьшению или по увеличению массы образца. Далее в вариантах заданий приведены табличные данные по удельному изменению массы образца m S ' характеризующие жаростойкость сплавов. Данные процессов окисления сплавов различного состава получены в изотермических условиях термомассометрическим методом с непрерывной фиксацией массы образца. Домашнее задание выполняется на стандартных листах белой бумаги формата А î мм. При написании следует соблюдать следующие правила размер полей левое см правое см верхнее см нижнее см нумерация страниц по центру внизу страницы текст печатается черным шрифтом 7LPHV 1HZ 5RPDQ размер - междустрочный интервал - . Шрифт печати должен быть прямым четким одинаковым по всему объему текста. Разрешается использовать полужирный шрифт
при выделении заголовков структурных частей. Текст обязательно выравнивается по ширине размер абзацного отступа - см нумерация страниц начинается с титульного листа которому присваивается номер но цифра на странице не ставится. Далее весь текст нумеруется по порядку до последней страницы заголовки следует выравнивать по центру порядковый номер заголовка указывается одной арабской цифрой в конце каждого раздела следует вывод. Домашнее задание должно содержать три раздела. В первом разделе необходимо привести краткие теоретические сведения о газовой коррозии основных стадиях процесса газовой коррозии законах роста пленок при газовой коррозии о термомассометрическом методе определения удельного изменения массы образцов массового показателя коррозии. Вычертить диаграмму равновесного состояния сплавов соответствующих варианту задания и дать краткую характеристику образующихся оксидов. Во втором разделе требуется вычертить кинетические кривые окисления зависимость изменения массового показателя коррозии от времени сплавов различного состава. Определить законы по которым протекает окисление этих сплавов при различных температурах С С С С С С С. По диаграмме состояния определить фазовый состав сплава при соответствующей температуре и сделать выводы о коррозии сплавов при различных температурах. Графики вычерчиваются с помощью приложения 0LFURVRIW ([HO. Для корректного определения законов окисления необходимо правильно выбирать масштаб. В третьем разделе необходимо вычертить графики зависимости скорости коррозии от количества легирующих элементов в сплаве и определить рациональные составы сплавов при эксплуатации при заданной температуре и времени. Условия определяются преподавателем. Пример выполнения графиков приведен в прил. Б.