Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Железо 9
1.1.1 Кристаллическая структура оксида железа 12
1.1.2 Кинетика окисления железа на воздухе или в кислороде при
температурах 400-605 °С 12
1.1.3 Кинетика окисления железа на воздухе или в кислороде при
температурах 700-1250 °С 13
1.2 Никель 14
1.2.1 Кинетика окисления никеля в интервале температур
100-400 °С 16
1.3 Магнитные превращения в железе и никеле 16
1.4 Основные закономерности окисления в кислородсодержащих
средах 18
1.4.1 Термодинамика химической коррозии металлов 18
1.4.2 Термодинамическая вероятность коррозии 18
1.4.3 Расчет изменения изобарно-изотермического потенциала А;"< 19
1.4.4 Определение возможности химической коррозии металлов по
значению 20
1.4.5 Расчет изменения стандартного изобарно-изотермического
потенциала л 21
1.5 Пленки на металлах 22
1.5.1 Адсорбция окислителей на металлах 22
1.5.2 Образование пленки продуктов коррозии 23
1.5.3 Классификация пленок на металлах по толщине 24
1.5.4 Условие сплошности пленок на металлах 28
1.5.5 Первичная стадия окисления металлов 30
1.5.6 Рост пористой (незащитной) пленки 33
1.5.7 Рост сплошных (защитных) пленок 35
1.5.8 Толстые пленки (окалина) 36
1.5.9 Многослойные толстые пленки 36
1.5.10 Двухслойные однофазные пленки 38
1.5.11 Цвета побежалости при окислении 39
1.6 Диффузия при окислении 42
1.6.1 Диффузионный контроль 42
1.6.2 Диффузионно-кинетический контроль 44
2 ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
2.1 Оборудование для проведения испытаний по окислению образцов
железа 46
2.2 Оборудование для проведения испытаний по окислению образцов никеля 47
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
3.1 Исследуемые материалы 49
3.2 Методика обработки экспериментальных данных 50
4 ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 53
4.1 Оценка погрешностей измерения 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
В металлургии при обрабатывании изделий из металла имеет место быть высокотемпературной коррозии. Это происходит при нагревании твердого металла в окислительной атмосфере воздуха на стадии его нагрева. При этом на поверхности металлических изделий образуется слой окалины, который состоит из оксидов железа. Сформированный оксидный слой является слоистым. Если коррозия металла будет происходить при температурах, при которых вюститная фаза будет стабильна, то образовавшаяся пленка будет состоять из трех слоев, толщина которых будет изменяться в зависимости от температуры окисления. То есть окалина при температуре ниже 575 °C будет состоять из магнезита. При температуре выше 575 °С в структуре окалины будет появляется вюстит.
Ферромагнетики характеризуются температурой, выше
которой ферромагнитные свойства металла переходят в парамагнитные. Эта температура называется температурой Кюри. Для железа и никеля эта температура составляет 770 и 365 °С, соответственно.
В данной дипломной работе была рассмотрена кинетика формирования окалины на поверхности образца железа (ЖЧК-4) в атмосфере воздуха, также ферромагнитное превращение железа (ЖЧК-4) в интервале температур 730- 810°С, и никеля в температурном интервале 330-420°С.
Главной задачей данной работы является определение зависимости констант скоростей окисления от температуры и энергии активации данного процесса.
Для этого исследования были взяты образцы железа (марка ЖЧК-4) и никеля (марка Н0).
Для железа:
1. Окисление железа в заданном интервале температур 730-810°С протекает при диффузионно-кинетическом контроле
Значение n составило 1,496 (1<1,496<2)
Рассчитаны энергии активации:
;
2. Переход металла из ферромагнитного в парамагнитное состояние является переходом 2 рода
