Полиморфные превращения в металлах
Многие металлы в зависимости от температуры могут существовать в разных кристаллических формах или, как их еще называют, в разных модификациях. В результате полиморфного превращения атомы кристаллического тела, имеющие решетку одного типа, перестраиваются таким образом, что образуется кристаллическая решетка другого типа. Полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой температуре, для большинства металлов принято обозначать буквой а, при более высокой — р, затем — у и т.д.
Переход чистого металла из одной полиморфной модификации в другую в условиях равновесия протекает при постоянной температуре (критической точке) и сопровождается выделением тепла, если превращение идет при охлаждении, и поглощением тепла в случае нагрева.
В результате полиморфного превращения образуются новые кристаллические зерна, имеющие другой размер и форму. Поэтому такое превращение называют перекристаллизацией.
Полиморфные превращения происходят в чистых металлах, в сплавах, в химических соединениях.
Полиморфное превращение сопровождается скачкообразным изменением всех свойств металлов и сплавов: удельного объема, тепло-емкости, теплопроводности, электропроводности, магнитных свойств, механических и химических свойств и т.д.
Коррозия металлов
Металлические материалы, приходя в соприкосновение с окружающей их средой, подвергаются с той или иной скоростью разрушению. Металлы вступают в окислительно-восстановительные реакции с веществами, находящимися в окружающей среде, и окисляются. Это
является причиной разрушения.
Самопроизвольное разрушение металлических материалов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды, называется коррозией.
К основным видам коррозии относятся:
— коррозия в газах (газовая коррозия);
— коррозия в растворах электролитов (электрохимическая корро-
зия).
Коррозия в газах происходит при повышенных температурах, когда
конденсация влаги на поверхности металла Невозможна. Газовой коррозии подвергаются арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания и т.п. Газовую коррозию претерпевает металл, подвергаемый термической обработке. В результате газовой коррозии на поверхности металла образуются оксиды, сульфиды и другие соединения.
К электрохимической коррозии относятся все случаи коррозии п водных растворах и коррозия металла, находящегося во влажной атмосфере. В результате электрохимической коррозии окисление металла может приводить к образованию нерастворимых продуктов (напри-мер, ржавчины) и к переходу металла в раствор в виде ионов.
Скорость коррозии зависит от природы металла и окислителя, от концентрации окислителя, а также от содержания различных примесей в металле и в коррозионной среде — в атмосфере и в растворе.
Для защиты от коррозии применяются разнообразные методы, важнейшими из которых являются:
— применение химически стойких сплавов; •
— защита поверхности металла покрытиями;
— обработка коррозионной среды;
— электрохимические методы.
Для изготовления аппаратуры, подвергающейся действию коррозионных газов, применяют жаростойкие сплавы: жаростойкие стали и чугуны, сплавы на основе никеля или кобальта. Из химически стойких сплавов наиболее широко используют нержавеющие и кислотоупорные стали.
Покрытия, применяемые для защиты металлов, подразделяются:
— на металлические, в качестве которых применяют металлы, образующие на своей поверхности защитные пленки (хром, никель, цинк, алюминий и др.);
— неметаллические покрытия лаками, красками, эмалями, фенолоформальдегидными и другими смолами;
— покрытия, создаваемые химической или электрохимической обработкой металла, представляющие собой защитные оксидные или солевые пленки (оксидирование алюминия, фосфатирование стали).
Метод обработки внешней среды состоит в удалении из раствора, в котором эксплуатируется защищаемая деталь, растворенного кислорода или в добавлении к этому раствору веществ, замедляющих коррозию, — ингибиторов. Применяется, когда объем жидкости ограничен.
Электрохимические методы применяются л средах, хорошо прово дящих электрический ток.