симс (Симс Ч.Т., Норман С.С., Уильям С.Х., - 1995 Суперсплавы II. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Том 2), страница 10

защитного барьера из продуктов химических реакций еще сохраняется под слоем осажденной соли, зависит от очень многих факторов. Обычно обе стадии хорошо выявляются в тех случаях, когда для образования продуктов химического взаимодействия сплава с осажденной солью, не обладающих защитными свойствами, требуется некоторое время. Для этого необходимо, чтобы произошло либо обеднение сплава определенными элементами, что вызывает изменение характера его химического взаимодействия с осажденной солью и образование других, по сравнению с начальным периодом взаимодействия, пролуктов реакций, либо такое изменение состава осажденного осадка, которое делает невозможным постоянное возобновление защитного барьерного слоя.

Возможны также случаи, когда начальная стадия горячей коррозии полностью отсутствует и процесс деградации переходит в стадию раза ития сразу же как только расплавленный осадок вступает 57 Рисд2.д Ггоследовательнссзь событий горячей коррозии. Схематическая диаграмма дла вывснения факторов, определяющих время, за которое совершается переход от стадии эароидения горячей коррозии Ог) к стадии ее распространения (Е), а такгсе для иллюсграцни двух основных шшов нарушения защитной окалины. Важные факторы дая стадии о; химический состав сплава, условна его нзготовпениа, химический состав н скорость газового потока, химический сосщв соли, скоросп роста соляного осадка, состояние соляного осадка, температура, характер циклического изменения температуры, зррозня, геометрия об- разца Влияние состава сплава 58 ! ~ .

„,ч ~ О» ч» оз ч» 1 ~ ~ с'ч с аФ~ ЮИ~ и' ич* Всех и ь ь' 'щи т бе гч ~з *" н $Я$ о ь „к„ ь Еч дяо .$ ~ о и г" У ов" о об х м Ф Я и Фюи ° -;но ~ь 1~"., "лО~ в контакт со сплавом при повышенных температурах. На рис. ис. 12.5 представлены наиболее существенные факторы, влияющие на начальную стадию деградации материала при горячей коррозии и определяющие характеристики последующего ее развития.

Их следует учитывать при определении возможных условий работы сплавов. Примеры влияния некоторых из этих факторов на горячую коррозию сплавов будут приведены ниже. 3о сих пор неизвестны сплавы, которые были бы невосприимчивы к горячей коррозии, хотя и разработаны такие материалы, для которых длительность периода до начала стадии. развития горячей коровин очень велика.

При обсуждении влияния конкретных химических элементов на стойкость сплавов в условиях горячей коррозии следует учитывать возможность действия различных механизмов коррозии на стадии развития. С этой точки зрения достаточно указать, 59 что состав сплава может быль самым важным фактором из всех, определяющих длительность начальной стадии разъедания материала, что и показано на рис.12.3, где время до начала стадии развития горячей коррозии %-Сг или Со — Сг сплавов с осажденным.

на них слоем !ча БО 4 на воздухе растет с увеличением содержания алюминия от 6 до 11%. Из этих же данных следует, что при данных условиях испытания для инициации разъедания Со-Сг-А1 сплавов требуется более ри о суждении длительное время, чем %-Сг-А! сплавов. П и обс ж стойкости конкретных сплавов к разъеданию при горячей коррозии важно точно указывать условия, в которых оно происходит, так как один и тот же сплав может вести себя совершенно по-разному при изменении внешних условий.

Например, время до перехода от начальной стадии горячей коррозии к стадии развития в Со — Сг-А! сплавах может значительно уменьшаться при введении БО в 650 750 е С (рис.12.6). в газовую срелу при Рнс.12.6. Сплав 1Х-741 ' с покрыта Я ем СеСгА1 э. Временная эавнснместь нэмененнй массы в пропессе вэои4 700 еС термнческой горячей коррознн пр гн 00 еС в прнсутсгвнн поверхнест~го осадка нз ХаэЯ04 (скол~ 1 мг/смэ).

В одном нз экспернмен- Ч тов нспольэонана смесь ХаэЯО4 40 аъ (мел.) МйЯОа чтсбы прн температуре испытания осадок 0 00 10 10 20 30 00 00 40у 4 «т~днлся в спаленном сестояннн. Испытання проведены в проточном эксперимента, и н к кислороде, эа нскдюченнем одного , прн котором аспользованы газовая смесь ЯΠ— О н Рс ка тор чтобы в теченнс первых 19 ч е п 10"!атак ч ныдерпкн сбсспечнть данленне ЯО в з 1 — частый; 1 — спн:кенный есадек Влияние температуры Зависимость процесса горячей корро зии материала от темпе- ратуры обусловлена влиянием очень многих ф гих факторов.

Так, длительность начальной стадии корр ррозионного разъедания с повышением температуры снижае с . В т я. озможны, однако, и та- кие случаи, когда коррозионное разъедание с повышением температуры снижается. Обычным приемом при ~ стендовых ис при проведении сшятаний материала является введени ние в камеру ли, которая затем осаждается контролируемого количества соли, 60 на испытываемых образцах.

При постоянной скорости введения соли с ростом температуры скорость ее осаждения, а следовательно, и количество осажденной на образцах соли, уменьшается, что приводит к более слабому разъеданию материалов при более высоких температурах. Влияние температуры может быть исключительно важным и вследствие возможной смены контролирующего механизма коррозионной деградации материала при изменении температуры, причем разные механизмы могут иметь сушественно отличаюшиеся времена инициации стадии развития горячей коррозии. Таким образом, влияние температуры на константу скорости процесса может проявляться не только вследствие изменения кинетики протекающих химических реакций, но и за счет стимуляции совершенно новых механизмов взаимодействия. Влияние состава газовой среды Изменения в составе газовой фазы могут оказывать сушественное влияние на длительность начальной стадий коррозионного разъедания, скорость разъедания и особенно на последующую стадию развития горячей коррозии.

На рис. 12.6 представлены сравнительные ланные по изменению массы образцов при окислении сплава СоСгА!г', применяемого в качестве покрытия, с осажденным слоем !э)аэб04 в зависимости от времени выдержки в кислороде или кислородосодержащей среде ЯОз при давлении 10 сатм. По результатам измерения увеличения массы можно сделать вывод, что коррозионное разъедание в газовой среде, содержащей ЯО„происходит сразу же после начала воздействия, тогда как при испытаниях в чистом кислороде оно практически отсутствует даже после двадцатичасовой выдержки. Влияние БОз в данном случае проявляется двояким образом. Хотя сернокислый натрий остается в твердом состоянии при нагреве до 700 еС, но при окислении сплава СоСгА! в среде ВОз при такой температуре происходит образование жидкого раствора Хаэ504-СоБОю Как известно, горячая коррозия легче протекает в присутствие жидкой фазы. С другой стороны, само присутствие триоксида серы также влияет на скорость коррозионного разъедания на стадии развития.

Например, разьедание в чистом кислороде протекает гораздо слабее, чем в газовой смеси кислорода с ЯО„ даже в случае использования такого модифицируюшего осадка как !э!аэЯО,-МВВО„кото- 61 у: 'г ю ! ь ! ,* т~ угзю„м Р д кислорода является жидкостью рый при 700аС в' с е е (см. Рис. 12.6). Влияние состава соли и скорости осаждения От химического состава нанесенного на по слоя соли и на поверхность сплава мя о оли и скорости его осаждения завис исят не только вреда начала коррозионного разъедания, но и ме разъедания на послед ю е" дания, но и механизм едующей стадии развития коррозии.

На рис. 12.7 представлены сравнительные м ф ст кт ы Ру уры деградировавшего материала и ые микрофотографии чей коррозии под слоем Ха ЯО с ла покрытия после го я- РЯКак видно ег а разным содержанием ХаС!. ак видно, деградация материала усиливается с концентрации ХаС! я с увеличением а в осажденном слое. Далее б дет по но, что присутствие ХаС! в о а в осажденном слое вызывает изме- пение механизма коррозионного разъедания материала по сравнению со случаем горячей коррозии под слоем чистого ХаэЗО,. Можно привести и другие примеры влияния состава осажденного слоя на характер разъедания материала прн горячей коррозии [1[. Разъеданне материала при горячей коррозии происходит вследствие изменения типа химических реакций, протекающих между сплавом и окружающей газовой средой, под влиянием осажденного на поверхности этого сплава слоя соли. Характер изменения типа реакций в каждом конкретном случае во многом зависит от состояния осажденного слоя.

Как правило, наиболее эффективным в смысле стимуляции коррознонного разъедания является жидкий осажденный слой (см. Рис. 12.6), хотя это вовсе и не обязательно для проявления разъедания при горячей коррозии. Даже твердые осажденные слои с очень высокой плотностью могут вызывать заметные изменения химических потенциалов реагирующих веществ на границе раздела между сплавом и осажденным слоем по сравнению с их значениями в объеме газа [17[ и, следовательно, стимулировать проявление вполне определенных механизмов коррозионного разъедания сплава. Количество соли, осажденной на поверхности сплава, очень сильно влияет на длительность начальной стадии горячей коррозии, скорость коррозии и механизмы коррозионного разъедания.