Механизмы коррозии металлов

Коррозия - это естественный процесс разрушения металлов, который возникает в результате взаимодействия с окружающей средой. Основные механизмы коррозии включают:

• Электрохимическая коррозия - процесс, при котором происходит образование анода и катода на поверхности металлического изделия, что приводит к его разрушению. Чаще всего это происходит в присутствии влаги и электролитов.
• Гальваническая коррозия - возникает, когда два различных метала, находящиеся в контакте, под воздействием электролита создают электрохимическую пару, что приводит к коррозии менее стойкого металла.
• Коррозия из-за воздействия химически активных сред - это может происходить при контакте металлов с агрессивными веществами, такими как кислоты или соли, которые ускоряют процесс разрушения.
• Питтинговая коррозия - локализованный вид коррозии, при котором на поверхности метала образуются небольшие ямки или отверстия. Это явление часто наблюдается в условиях высоких концентраций хлористых ионов.

Материалы с высокой коррозионной стойкостью

Коррозионная стойкость материалов играет важную роль в обеспечении долговечности и надежности металлических конструкций в условиях агрессивной среды. В этой сфере особое внимание уделяется различным типам металлов, которые могут эффективно противостоять коррозионному разрушению. Ниже рассматриваются основные группы таких материалов, их состав, применение и характеристики.

Нержавеющие стали - это сплавы железа с хромом и другими элементами, которые обеспечивают их устойчивость к коррозии за счет образования защитной оксидной пленки на поверхности. В зависимости от содержания легирующих элементов и структуры, нержавеющие стали подразделяются на несколько классов, каждый из которых обладает своими характеристиками и областью применения.

Основной компонент нержавеющих сталей - это хром, содержание которого обычно превышает 10,5%. Хром способствует образованию оксидной пленки, которая предотвращает дальнейшую коррозию. В зависимости от назначения, в состав стали могут входить и другие легирующие элементы, такие как никель, молибден, ванадий и титан.

Применение нержавеющих сталей охватывает широкий спектр отраслей, включая:

• Пищевая промышленность - в производстве оборудования для переработки и хранения продуктов.
• Строительство - в изготовлении конструкций и компонентов, подвергаемых воздействию влаги и различных химикатов.
• Медицинская техника - для инструментария и имплантов, где необходима высокая гигиеничность и стойкость к коррозии.

Нержавеющие стали классифицируются на 3 основные группы в зависимости от их структуры и коррозионной стойкости:

• Аустенитные стали - обладают отличной коррозионной стойкостью и пластичностью. Часто используются в условиях высокой коррозийной нагрузки, например, в химической и пищевой промышленности. Примером является сталь марки 304 и 316.
• Ферритные стали - обеспечивают среднюю коррозионную стойкость и лучшую технологичность по сравнению с аустенитными. Хороши для применения в автомобилестроении и строительстве.
• Мартенситные стали - содержат более высокое содержание углерода, что предоставляет им высокую прочность, хотя их коррозионная стойкость ниже, чем у аустенитных и ферритных. Часто используются в производстве инструментов и режущих свойств.

Цинковые и алюминиевые сплавы демонстрируют высокую коррозионную стойкость благодаря образованию защитных оксидных пленок, которые предотвращают протекание коррозионных процессов.

Цинковые сплавы часто служат основой для гальванического покрытия стальных изделий, обеспечивая защиту от коррозии. Они активно используются в строительстве, в частности в производстве крепежных элементов, каркасов и конструкций, подверженных воздействию внешней среды.

Алюминиевые сплавы, такие как А356 для литья или А2024 для конструкционных элементов самолетов, характеризуются высокой усталостной прочностью и легкостью. Они применяются в авиастроении и широком спектре бытовой техники. Их коррозионная стойкость обеспечивается образованием прочной оксидной пленки. К тому же алюминиевые сплавы могут быть анодированы для улучшения характеристики защиты.

Специальные сплавы, такие как титаны и никелевые сплавы, характеризуются чрезвычайно высокой коррозионной стойкостью, особенно в агрессивных средах, таких как морская вода и серные кислоты. Эти материалы широко применяются в аэрокосмической, химической и медицинской отраслях, где требуются высокая прочность и лёгкость.

Никелевые сплавы также обладают высокой коррозионной стойкостью, что делает их подходящими для работы в экстремальных условиях, таких как высокие температуры и агрессивные химические среды. Эти сплавы используются в нефтедобывающей и газовой промышленности, а также в производстве турбин и двигателей.

Выбор материалов с высокой коррозионной стойкостью является важнейшим аспектом в проектировании и производстве металлических конструкций. Обширная гамма нержавеющих сталей, цинковых и алюминиевых сплавов, а также специальные сплавы предлагают множество решений для повышения долговечности изделий и защиты их от разрушительных процессов коррозии.