CC BY
0УДК 54
Белослудцева А.А.
студент
Удмуртский государственный университет (г. Ижевск, Россия)
ИЗУЧЕНИЕ КОРРОЗИОННО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ НА ПРИМЕРЕ 07Х16Н6, 14Х17Н2
Аннотация: в работе исследовали коррозионно-электрохимические свойства стали. Методом лазерной обработки повышали антикоррозионные свойства. Определяли потенциал пассивации, перепассивации, интегральные потери при испытаниях.
Ключевые слова: электрохимическая коррозия, лазерная обработка, повышение стойкости, высоколегированные стали, потенциодинамический метод.
В современном мире одной из основных проблем эксплуатации металлоконструкций является коррозия, которая приводит к порче и разрушению. С целью увеличения срока службы и надежности металлических изделий необходимо разработать эффективные технологии защиты от коррозии. В последнее время наблюдается увеличение интереса к новым методам повышения стойкости металлов к коррозии путем изменения их поверхностных свойств. Одним из перспективных способов улучшения коррозионной стойкости является применение лазерной обработки. Для достижения максимального эффекта необходимо определить оптимальные параметры лазерного воздействия на металлическую поверхность. В данном исследовании проводится анализ коррозионной стойкости высоколегированных сталей 07Х16Н6 и 14Х17Н2 с использованием лазерной обработки.
Исследуемые образцы изготавливались в форме пластины площадью 1 см2. Лазерная обработка проводилась в двух средах: на воздухе и в среде аргона
с мощностью 20 и 40 ед. (4,5 Вт и 17,9 Вт соответственно). Коррозионно-электрохимические исследования проводили на потенциостате EcoLab 2A-100 при скорости развертки потенциала 1мВ/с в среде боратного буферного раствора pH = 7,4 при температуре (20±2) °C, в стандартной электрохимической ячейке.
На рисунках 1, 2 представлены потенциодинамические кривые при различных режимах лазерной обработки.
60 40 20
<
1 0 -20
-40
-60
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
V (мВ)
Рисунок 1- Потенциодинамические кривые стали 14Х17Н2
60 40 20
I ° -20
-40
-60
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000
V (мВ)
Рисунок 2 - Потенциодинамические кривые стали 07Х16Н6
В таблице 1 представлены данные о потенциалах пассивации и перепассивации, анодные токи при этих значениях. А также показаны площади под кривыми, как показатель интегральных потерь при коррозионно-электрохимических испытаниях.
Таблица 1 - Электрохимические характеристики стали 14Х17Н2 и 07Х16Н6
Характе- Уп, шУ 1п, мкА Упп , шУ 1пп , мкА Б, мкА^мВ
ристики ю ю ю ю ю
N. К К к К к К к К К К
Вид ^ ю ю ю ю ^ ю
X X X X X X X X X X
обработки о о о о о
Без обработки 400 400 18 6 900 950 57 8 13068 1936
На воздухе, 400 400 12 5 950 970 45 12 7510 1974
40 ед.
На воздухе, 20 400 400 13 5 900 970 60 12 10536 2196
ед.
В среде Аг, 40 400 400 38 10 700 950 60 44 14719 5705
ед.
В среде Аг, 20 400 400 10 12 850 950 45 26 9474 7411
ед.
По данным таблицы 1 можно сделать вывод, что для стали 14Х17Н2 и стали 07Х16Н6 наиболее оптимальным является режим лазерной обработки на воздухе с мощностью 40 единиц. Это обусловлено тем, что в составе сталей имеется хром, который при участии кислорода в воздухе, доокисляется на поверхности при помощи лазерной обработки. Вследствие этого происходит синтез оксидов, что способствует образованию пассивного слоя.
При других режимах лазерной обработки можно наблюдать ускорение процесса, вследствие образования смешанных оксидных слоев, что приводит к тому, что поверхность становится более активной.
После зачистки и подготовки поверхности, были проведены исследования на растровом электронном микроскопе, при помощи которого
было получено изображение поверхности до и после лазерной обработки (рисунок 3, 5) а также проведен точечный количественный анализ по дефектам структуры образцов (рисунок 4, 6).
а)
б)
Рисунок 3 - сталь 14Х17Н2 после электронной микроскопии а) без обработки, б) после
лазерной обработки на воздухе
Химический элемент Массовая доля, вес. %
До обработки После лазерной обработки
С 0,13 0,13
1,40 0,53
Сг 16,91 16,99
Мп 0,45 0,45
Бе 79,48 69,78
N1 1,62 1,33
О 2,73 10,92
Рисунок 4 - Результаты энергодисперсионного анализа стали 14Х17Н2
а)
б)
Рисунок 5 - 07Х16Н6 после электронной микроскопии а) без обработки, б) после лазерной
обработки на воздухе
Химический Массовая доля, вес. %
элемент До После
обработки лазерной обработки
С 0,23 0,37
О 1,37 7,47
0,91 1,00
Мо 0,09 -
Сг 16,03 14,52
Мп 0,42 1,02
Бе 74,80 66,92
N1 5,92 5,82
Си 0,23 0,23
№ - 2.65
Рисунок 6 - Результаты энергодисперсионного анализа стали 07Х16Н6
Исходя из данных энергодисперсионного анализа для стали 14Х17Н2 заметно увеличивается содержание кислорода, что можно объяснить образованием оксидов на поверхности образца.
При лазерной обработке происходит максимальная активация поверхности и повышаются её адсорбционные свойства. Это приводит к более
легкой адсорбции кислорода и к образованию поверхностных оксидов. На поверхности обоих металлических образцов после лазерной обработки на воздухе синтезируются оксиды, поэтому кислород в составе стали значительно увеличивается.
Таким образом, можно сделать вывод, что лазерная обработка является эффективным методом защиты от коррозии для сталей 14Х17Н2 и 07Х16Н6 при определенных режимах. Но стоит заметить, что не любая технология обработки приводит к повышению коррозионной стойкости материалов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Решетников С. М., Харанжевский Е.В., Садиоков Э. Е. Повышение коррозионной стойкости металлческих материалов при лазерной обработке: монография - Ижевск: издательский центр «Удмуртский универститет», 2016. - 116 с.;
2. Писарева Т. А., Борисова Т. Б., Садиоков Э. Е., Решетников С. М., Харанжевский Е.В. Коррозионное и электрохимическое исследование функциональных металлических материалов: учебное пособие. - Ижевск: Издательский центр "Удмуртский университет", 2016. - 122 с
Belosludtseva A. A.
Udmurt State University (Izhevsk, Russia)
STUDY OF CORROSION-ELECTROCHEMICAL BEHAVIOR OF HIGH-ALLOY STEELS
Abstract: the corrosion-electrochemical properties of steel were investigated in the work. The anticorrosive properties were increased by laser treatment.
Keywords: electrochemical corrosion, laser treatment, increased resistance, high-alloy steels, potentiodynamic method.
