симс (Симс Ч.Т., Норман С.С., Уильям С.Х., - 1995 Суперсплавы II. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Том 2), страница 11

Влияние это проявляется двояко. Вопервых, так как все известные механизмы деградации материала при горячей коррозии не являются самоподдерживающимися, то в процессе коррозии соль из осажденного слоя расходуется и, следовательно, чем больше этой соли, тем ее О Г г 5 4 у те 63 62 Рис.12.7.Сплав 1Х-792 с покрытием СаСгА!э'. Микрофотографии, поэволиюшне сравнить степень деградапии покрытии в результате выдерики на воздухе при ~ аС и наличии осадка Хаэ$04, содеркашега различные количества ХаС!: а — выдеркка ЯЮ ч, осадок Хаэ$04, б — выдерика Яо ч, осадок Хаэ$04ь5% (по массе) ХаС!; е — выдерика 40 ч, осадок Хаэ$04+5% (по массе) ХаС!;!в покрытие,' г — подлоэска Рис.12.8. Сплав Хл — 8Сг-бА!.

Времеинав зависимость изменений массы Ьй'/Л обраэпов в результате иэотермической коррозии в спокойной иоздушной атмосфере при 1000оС и различных количествах Хаг$04 Степень деградапии иозрастает с увеличением количсспм осадка аэ 4' 1 — осадок 0,5 мг/смэ; 2 — при погрукении в тигель с 1 г Хаэ$04, 3 — осадок 5 мг/смэ 50 а '. 40 Ч й с! го сильнее будет коррозионное разъедание (рис.12.8). Вовторых, для некоторых механизмов разъедания требуется, чтобы соль в осажденном слое имела строго определенный состав.

Такой состав формируется на границе раздела осадка со сплавом за счет их взаимодействия. От толщины осажденного слоя в этом случае зависит время формирования сортава осадка, необходимого для начала коррозионного разъедания. Если для разъедания материала требуется поддержание концентрационного градиента какого-либо компонента из газовой фазы через осажденный слой соли, то при более толстых слоях соли стадия развития коррозии наступает скорее, чем при тонких'. С другой стороны, если разъедание происходит в результате накопления в осадке компонентов сплава, то более быстрый переход к стадии развития будет наблюдаться при более тонких осажденных слоях соли.

Влияние других важных факторов Рассмотренные выше параметры, такие как состав сплава, температура, состав газовой фазы и осажденного слоя, оказывают, вероятно, наиболее сильное влияние на длительность начальной стадии разъедания и механизм последующей стадии развития горячей коррозии.

Существуют„ однако, и другие факторы, существенно влияющие на процесс горячей коррозии. Важное значение имеют те из них, которые вызывают повреждение защитной оксидной окалины, например термоциклирование или эрозия. Аналогичным образом на растрескивание и скалывание окалины влияет геометрия образца. Важным параметром является также и скорость газа в окружающем образец объеме. Влияние скорости газа особенно следует учитывать в случаях, когда в процессе горячей коррозии важную роль играют летучие компоненты.

Например, накопление МоО, в слое 1чаз8О, на сплаве %-8Сг-6А! — 6Мо вызывает очень сильное коррозионное разъедание сплава. Оно протекает гораздо быстрее в статической воздушной среде, чем в потоке кислорода, так как при статическом эксперименте потери МоО, из гчазВО, в газовую среду меньше. Эффект, связанные с влиянием скорости газа, могут ! ъ~ Эга свезена с труднасгямм палучения на границе раздела нужнага составе соли, связинными с неабхадммастью обеспечить большие гредвенты концентраций нз мелам сеченим тонкого осажденного слоя. Прим. перец 64 особенно сильно проявляться в экспериментах, проводимых с помощью испытательных стендов, где скорость газового потока может превышать 300 м/с. Коррозионное разъедание часто обусловлено наличием композиционных негомогенностей в сплавах. Так как литые сплавы, как правило, менее гомогенны по составу, чем прошедшие дальнейшую обработку или полученные методами консолидации порошков, то на характеристики горячей коррозии сплавов могут влиять и условия их приготовления 1181.

12.4. Механизмы развития горячей коррозии В тех случаях, когда на поверхности сплава при повышенных температурах образуется осажденный слой соли, для того, чтобы произошла реакция между компонентами газовой среды и сплава необходима диффузия реагентов из газовой среды или компонентов сплава через этот осажденный слой по направлению к поверхности сплава или границе раздела между осажденным слоем и газом соответственно.

Во многих случаях диффузия протекает достаточно медленно и вызывает таг кие изменения в составе осажденного слоя, которые могут существенно повлиять на большинство процессов, протекаю- щих при горячей коррозии. Большую помощь в описании эффектов, связанных с изменением состава осажденного слоя, могут оказать диаграммы термодинамического равновесия [191. Часто основным компонентом осажденного слоя, вызывающим горячую коррозию, является сернокислый натрий.

Этот случай мы и рассмотрим при дальнейшем обсуждении проблемы. На рис. 12.9 предс- Рислзя. Двзгряммя термадинямическай стябильнастм системы 1чв — Π— Б, показывзюшяя, кек мажет измениться химический состав осадка РЗ~ЯО в результате ега реакции са спляиам-падлаикай; 1 — рост Ру; 2 — аснавнмя среде; 3— з кислия среда Ф' зэз ~райс,з 65 3 зз«.

июз 02 02 0, !Угэзоэ бб з. тавлена диаграмма равновесия в системе натрий-кислород-сера, иллюстрируюшая возможность существования соединений различного состава в жидком слое ХаэБО„на поверхности сплава. Эдесь следует отметить три основных эффекта. Во-первых, возможны такие изменения состава, при которых активность серы будет выше, чем в газовой фазе, из которой происходит конденсация ХаэВО4. Во-вторых, может повыситься основность осадка, что означает возрастание концентрации оксидных ионов или активности ХаэО.

И, наконец, возможно снижение концентрации оксидных ионов, что означает повышение кислотности осадка. Можно попытаться также использовать диаграммы термодинамического равновесия для определения стабильности разных оксидов, образуяушихся на поверхности сплавов под слоем осажденной соли )чаэЯО4. Типичный пример такой диаграммы, с помощью которой можно провести сравнение стабильности разных фаз с алюминием, хромом и никелем в Хаза„ представлен на рис.12.10.

Эти же диаграммы вместе с микроструктурным анализом могут быть полезны при определении механизмов горячей коррозии (рис. 12.11). В области диаг- Ггббб !УасгР -Га -И -уа -2Р -гб -Ю -У Р Рснсбэал 'б Рэе Иислал 3 Рис.12.10. Диаграмма тсрмоднпамической стабильности, иллюсгируюшая фазы, в которых М ( — — — ), А! ! — ' — ') и Сг (эг 34 34) могут присутствовать в слое !Чаэб04 На ПОВЕрХНОСтм СПЛава СнетсМЫ М-Сг-А!. Гранины раздела фаз !ча О и 2 !Чаэб показаны сплошными прямыми лишими. В зоне составов 1 слой !ЧаэЯО4)Ч!О будет растворяться, повышая *основность' )ЧаэЗО4, тогда как А32О3 не будет реагировать с расплавом. В зоне ке 2 будет растворяться А! О, повышаа 2 3' "кислотность" расплава, а С3203 в реакпии нс участвует 'гис.12.11.

Схематические диаграммы, иллюсгрнруюшие горячую коррозию сплава М-8Сг — 6А! при его взаимодействии с МаэбО4 и ноздушной среде: а — обеднение )ЧаэЗО4 по кислороду; б — образование сульфидов, приводашее к появлению оксядных йонов, которые вступают в реакпию с А!2О3 и СгэО3; е— диаграмма стабильности фаз; 4 — диаграмма для объяснения стабильности фаз, представленной иа диаграмме В; д — микроструктурные особенности быстрого коррозионного воздействия прн образовании основных шлаков (после 2-мин вы- дернки на воздухе при 1000 оС н осадка !ЧаэБО4 5 мг/сы~) раммы, где оксиды стабильны, возможно растворение некоторого количества оксидов.

Рапп [13, 20-22) и Стерн [23) определили кривые растворимости многих оксидов в Хаз8О„в зависимости от давления БОз. Некоторые типичные кривые показаны на рис. 12.12. Следует заметить, что они, как правило, представляют собой кривые с минимумом, разделяющим области повышенной растворимости. фс Рис.12.12. Результаты измерения растноримости оксидов с н раснлане )ЧазЗОс прн Ы7 еС н 1 атм Оз (малярное содериание металлическая ионов на 10е моль )ЧазЭЭ ) (221 я и и и )уаилр Механизм развития горячей коррозии зависит, в первую очередь, от особенностей химического взаимодействия между расплавом осажденной соли и данным сплавом.

В частности, именно присутствие соли является причиной появления на поверхности сплава продуктов такого взаимодействия, не обладающих защитными свойствами. Химические реакции могут быть вызваны изменением растворимости одних фаз в областях стабильности оксидов или образованием других фаз вне этих областей. При обсуждении возможных механизмов развития горячей коррозии удобно разделить их на две группы. В первую можно включить все механнзмь1, имеюшие ту общую особенность, что образование продуктов химических реакций, не обладающих защитными свойствами, происходит в них вследствие некоторого "флюсования" сплава расплавом соли. Другая группа механизмов отличается тем, что в процессах образования продуктов химических реакций, не обладающих защитными свойствами, главную роль играют некоторые компоненты, входязцие в состав осажденной соли (например, Б или С1).