Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Защита от коррозии металла, гальваника, ЭХО -> Коррозия и защита алюминия -> Коррозионные свойства сплавов Al-Zn-Mg-Cu -> Коррозионные свойства сплавов Al-Zn-Mg-Cu

Коррозионные свойства сплавов Al-Zn-Mg-Cu

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 

Основные закономерности коррозионного поведения сплавов системы Al-Zn-Mg-(Сu) в зависимости от тонкой структуры

В процессе старения в сплавах систем Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Сu происходят сложные структурные изменения, которые оказывают большое влияние на механические, электрохимические и коррозионные свойства полуфабрикатов.

С учетом представлений о структурных изменениях в процессе старения, можно считать, что последовательность отдельных стадий распада твердого раствора зависит от температуры старения (tc), от величины критической температуры растворимости зон ГП (tк), а также от условий закалки и вылеживания полуфабрикатов перед старением.

В области температур, не превышающих критическую температуру растворимости зон ГП (tc<tк), протекает обычный процесс структурных преобразований: пересыщенный твердый раствор>асферические зоны ГП>упорядоченные зоны ГП>метастабильные частицы цинкмагниевой фазы (n` или T`>частицы стабильной цинкмагниевой фазы (n или T). Под критической температурой следует понимать верхнюю границу области температур, ниже которой возможен процесс образования зон ГП. При температурах, превышающих tк, общая энергия системы достигает таких значений, при которых подвижность атомов легирующих компонентов в решетке матрицы становится настолько высокой, что последние уже не в состоянии объединяться и образовывать устойчивые зоны ГП. Поэтому в сплавах, охлажденных при закалке в среде с температурой tзaк>tк и продолжающих стариться при этой же температуре, распад твердого раствора происходит в основном гетерогенно - с образованием частиц цинкмагниевой фазы на дефектах кристаллической решетки (на поверхностях раздела матрица - интерметаллид; границы зерен и субзерен, на дислокациях). В результате такого старения из-за малой плотности и больших размеров выделений, некогерентных с матрицей, материал упрочняется слабо.

Для сплавов, охлажденных при закалке в среде с температурами tзак<tк и продолжающих стариться в этой области температур (tс< tк), для каждой температуры старения имеются свои плотность и скорость роста упрочняющих выделений. Скорость роста зон ГП зависит от концентрации в матрице избыточных вакансий, тем выше скорость роста зон ГП.

Плотность выделений тем больше, чем ниже температура старения. При ступенчатом старении tc1+tc2+...tcn когда tc1<tc2<...tcn, плотность выделений на каждой последующей ступени ниже по сравнению с предыдущей. Часть зон, не достигшая на предыдущей ступени критических размеров, растворяется, т. е. не способна при последующей, более высокой температуре продолжить свой рост. Последнее также справедливо, когда температура старения превышает температуру растворимости зон ГП. Поскольку при tc>tк зоны ГП не образуются, то процесс старения заключается в последовательном преобразовании в стабильную цинкмагниевую фазу переходных выделений (зон ГП и n`- или T`-фаз), образовавшихся и достигших критических размеров или в период конечных стадий закалки (если tзак<tк), или в период вылеживания перед старением при температурах, не превышающих или в процессе любого (изотермического или ступенчатого) старения при tc<tк.

Зоны, не выросшие до критических размеров в период между закалкой и искусственным старением, растворяются при последующем старении при температуре, превышающей tк. Только зоны большего, чем критический, размера могут быть центрами фазовых выделений, преобразуясь сначала в n`- или Т`-, а затем в n- или T-фазу. Следовательно, даже изотермическое старение при tc>tк (если закалка проводилась в среду с температурой ниже tк), строго говоря, является ступенчатым старением, при котором плотность частиц полностью зависит от условий закалки и продолжительности выдержки (вылеживания) перед старением.

Таким образом, можно заключить, что минимальное сопротивление коррозионному растрескиванию свойственно структуре, в которой в качестве основных упрочняющих выделений выступают зоны ГП и мелкие частицы метастабильной цинкмагниевой фазы, когда старение проводится при tc<tк, и практически только метастабильная фаза, когда tc>tк. Коррозионное растрескивание не наблюдается, когда в структуре наряду с крупными частицами метастабильной фазы преобладает стабильная цинкмагниевая фаза. Высокого уровня коррозионной устойчивости можно достичь фактически в достаточно широкой области температур. Однако полностью стабилизированная структура может быть получена в приемлемые в производственных условиях сроки только при температурах старения, превышающих tк.

Резкое увеличение времени до разрушения образцов при переходе от старения при температуре tс1=100oCK к старению при tс2=180°С>tк обусловлено протеканием в основном двух процессов: растворения зон ГП, размер которых ниже критического, и нарушения когерентности между частицами метастабильной цинкмагниевой фазы и матрицы. Поскольку на этом участке проходит значительное разупрочнение, то другие преобразования (зоны ГП→n`, в том числе и укрупнение этих выделений) не являются определяющими. В данном случае вследствие непродолжительного старения на первой ступени (100°С, 10 ч) не так велика роль преобразования n`→n. Нарушение когерентности между цинкмагниевой фазой и матрицей - довольно медленный процесс. Электронно-микроскопические исследования показывают, что метастабильная цинкмагниевая фаза сохраняется даже после изотермического старения при 180°С, 10 ч.

Превращение зон в метастабильную цинкмагниевую фазу начинает, по-видимому, оказывать, заметное влияние на соотношение структурных составляющих в матрице только в том случае, когда материал подвергается более длительному старению при температурах ниже tк, т. е. когда значительная часть зон ГП (соизмеримая с их общей концентрацией) достигает необходимых для указанного превращения размеров. Это подтверждается уменьшением экстремальных значений долговечности на участке 11 (см. рис. 59, 60) по мере увеличения степени состаренности сплава при температурах 100-120°С = tc<tк (рис. 62). При этом соответственно увеличивается в матрице и количество стабильной фазы, образующейся вследствие нарушения когерентности между матрицей и метастабильной фазой, подготовленной к такому переходу, как в процессе продолжительного старения на первой ступени при tcK1, так и во время последующего высокотемпературного старения при tc>tк.

Сопоставление результатов электронно-микроскопических исследований с данными изменения механических и коррозионных свойств позволяет отметить следующие характерные стадии структурных преобразований в матрице в процессе старения при температурах, превышающих tк (см. рис. 59, 60).

Предельный уровень коррозионной устойчивости под напряжением на участке II связан с выравниванием скоростей двух взаимопротивоположных процессов. С одной стороны, наблюдается растворение зон, размер которых меньше критического, а с другой, - происходит рост зон, размер которых больше критического, и дальнейшее преобразование их в метастабильную фазу. Преобладание второго процесса обусловливает перегиб кинетической кривой на участке 11 (начало резкого понижения сопротивления КР) и преимущественное протекание указанных превращений на участке III. Участок IV характеризуется практически полным завершением превращения зон в метастабильную цинкмагниевую фазу и началом процесса нарушения их когерентности с решеткой матрицы. На участке V доминирует превращение метастабильных частиц в стабильные, а на участке VI этот процесс в основном завершается, и происходит укрупнение частиц стабильной фазы.

Резкое увеличение времени до разрушения на участке I и относительно длительное сохранение достигнутого уровня сопротивления КР на участке II также связано, как и в случае старения при tc> >tK, с растворением зон меньшего (чем критический для данной температуры) размера. Следовательно, существование участка I полностью определяется температурой закалочной среды, а также температурой и продолжительностью выдержки между закалкой и искусственным старением.

Рассмотренные закономерности изменения механических и коррозионных свойств полуфабрикатов расширяют представления о явлении возврата, особенно при температурах ниже tK, и позволяет объяснить ряд экспериментальных данных, которые до недавнего времени не находили удовлетворительного объяснения. Это относится к различной коррозионной стойкости полуфабрикатов из сплава АЦМ, изготовленных на разных металлургических заводах, а также полуфабрикатов производства одного и того же завода, но подвергнутых старению и испытанию на КР в разное время после поставки. По-видимому, различная продолжительность вылеживания между закалкой и изотермическим старением при температуре ниже tK является причиной различного сопротивления их КР: структура полуфабрикатов по степени состаренности соответствовала или самому началу участка III и, следовательно, высокому сопротивлению КР, или средней части этого участка, т. е. низкому сопротивлению КР.

Кроме этого, указанные различия в коррозионной стойкости резко увеличиваются, если материалы имеют разную степень рекристаллизации структуры. Для менее рекристаллизованных полуфабрикатов расширяется участок II на кинетической кривой и повышается уровень экстремальных значений сопротивления КР. Однако даже небольшое «подстаривание» такого материала может сделать его весьма чувствительным к КР. Для этого достаточно экспонирования таких образцов в напряженном состоянии на открытом воздухе средней климатической полосы СССР. Опыты с определением механических свойств сплава типа АцМ после 7,5 лет испытаний на атмосферной станции свидетельствуют о том, что такое подстаривание действительно происходит.

Таким образом, для повышения надежности работы конструкций из сплавов, потенциально чувствительных к КР, последние необходимо подвергать полному искусственному старению до получения стабильной структуры, соответствующей участку VI кинетической кривой.

Линейный рост минимальных значений сопротивления КР на участке IV, а также уменьшение степени асимметрии между кривыми изменения времени до разрушения и прочностными характеристиками с повышением температуры старения в области tc<tк обусловлены понижением в структуре сплавов плотности переходных выделений.

Аномальный рост сопротивления КР при tc>tк связан как с понижением плотности выделений, так и с увеличением в матрице доли крупных метастабильных и стабильных частиц цинкмагниевой фазы. Последнее подтверждается тем, что указанный аномальный рост времени до разрушения на участке минимального сопротивления КР при температуре старения выше tк(180° С) происходит даже в том случае, когда прочностные характеристики не претерпевают существенных изменений.

Значительное увеличение плотности выделений за счет предварительного старения (tс = 100°С, 10 ч), хотя и понижает сопротивление КР образцов (тКР уменьшается со 100 до 35 сут, см. рис. 61), однако оно из-за повышенного отношения фазовых выделений к зонам ГП остается на 75 % выше по сравнению с образцами, состаренными по изотермическому режиму при taK (140°С, 10 ч) при равной прочности (σв=400 МПа; σ0,2=360 МПа).

Отсутствие резкого уменьшения прочностных характеристик на участке V при ступенчатом старении (см. рис. 60) по сравнению с аналогичным участком на кривой, полученной при изотермическом старении (см. рис. 59), свидетельствует о том, что в первом случае матрица содержит в основном выделения размером больше критического, которые не растворяются, а продолжают расти в процессе старения при tc>tк. Это основная отличительная черта ступенчатого старения от изотермического, которая обусловливает преимущества первого режима над вторым, который позволяет значительно быстрее (в десятки раз) получать более высокие значения механической прочности и сопротивления КР. Кроме этого, повышенная плотность выделений в объеме зерен, получаемая при ступенчатом старении, способствует уменьшению выделений частиц цинкмагниевой фазы на границах раздела зерен и субзерен и увеличению их размеров, что, как будет показано далее, способствует повышению сопротивления КР алюминиевых сплавов.

Таким образом, чувствительность к КР определяется не только фазовым составом выделений, а размером и соотношением в структуре сплава переходных и стабильных выделений. Мерой этой чувствительности, ее количественным выражением служит концентрация всех упрочняющих выделений (в том числе и тугоплавких компонентов).

Использование представлений о пороговой температуре дает возможность уточнить ряд основных принципов старения дисперсионно-твердеющих сплавов. В соответствии с этими представлениями для получения оптимального сочетания механических и коррозионных свойств полуфабрикаты необходимо подвергать некоторое время старению при температуре ниже, а затем выше температуры растворимости зон. Первая стадия необходима для создания в структуре сплава зон ГП - зародышей выделений необходимых размеров и требуемой плотности, а вторая - для преобразования их в частицы метастабильных и затем стабильных цинкмагниевых фаз. Причем, количество ступеней может быть и большим, вплоть до получения состояния, при котором температура увеличивается от tC1K до tC2> tк со скоростью несколько градусов в час.

Температуру для каждой ступени старения выбирают по установленным Польмером или по перестроенным авторами даграммам в удобных для пользования координатах (см. рис. 58), связывающим температурную область образования зон с суммарным содержанием цинка и магния и их отношением в сплавах. В данном случае отпадает необходимость в проведении большого количества экспериментов, без чего нельзя обойтись при эмпирическом способе подбора режима старения. Продолжительность старения на первой ступени (τ1) должна обеспечивать степень состаренности сплава при выбранной температуре (tc1), равную 80-90 %. Продолжительность старения на второй ступени (τ2) должна соответствовать понижению прочности вследствие перестаривания материала на 10-15 МПа по сравнению с максимумом прочностных характеристик, полученных по ступенчатому режиму старения.

Из анализа результатов испытаний на межкристаллитную коррозию следует, что этот тип коррозии не характерен для сплавов системы Al-Zn-Mg даже на ранней стадии зонного распада. Наблюдаемая слабая межкристаллитная коррозия свежезакаленных полуфабрикатов связана с некоторым пересыщением приграничных участков легирующими компонентами - цинком и магнием. Плотность, концентрация и размер зон ГП у границ по сравнению с объемом малы и при наличии градиента концентрации вакансий в этих участках эти характеристики увеличиваются по мере удаления от границы зерна. Пониженная коррозионная стойкость участков, непосредственно прилегающих к границе, по всей вероятности, связана, как косвенно показывают электрохимические исследования, с более отрицательным потенциалом пробоя оксидной пленки на рассматриваемых участках.

Пониженный потенциал пробоя оксидной пленки, а также высокая скорость коррозии образцов на начальных стадиях зонного старения имеют одну и ту же природу и связаны с высокой концентрацией цинка и магния в твердом растворе. Это понижает защитные свойства оксидной пленки за счет внедрения атомов цинка и магния в решетку оксида и изменения его электрофизических свойств. Последнее обусловливает значительную скорость коррозии участков, обогащенных этими элементами по сравнению с менее обогащенными (объем зерна) даже в том случае, когда разность потенциалов между ними незначительна.

Таким образом, с увеличением степени распада твердого раствора, т. е. с образованием четко выраженных дискретных выделений (анодов), защитные свойства оксидной пленки на матрице растут, а на выделениях, наоборот, падают. При наличии коррозионно-ак-тивной среды это должно способствовать более быстрому растворению выделений. Последнее подтверждается резким облагораживанием электродного потенциала в момент погружения образца в электролит. Также следует, что скорость коррозии фазы MgZn2 в 10 и 17 раз выше, чем скорость коррозии чистого алюминия и свежезакаленного сплава А1-Zn-Mg соответственно. Это более ярко проявляется при температурах старения, превышающих пороговую (tc2>tк, когда дискретность выделений становится вполне ощутимой. Однако поверхностный слой сплава, находящийся в контакте с электролитом, из-за высокой плотности выделений (т. е. из-за небольшой протяженности участков матрицы, разделяющих эти выделения) не имеют полностью однофазную структуру. Одновременно с растворением выделений происходит (хотя и с меньшей скоростью) «саморастворение» матрицы и поэтому на поверхности все время появляются новые электроотрицательные частицы.

Итак, с учетом изложенного выше, сплав, в котором в качестве упрочняющих выделений преобладают частицы цинкмагниевой фазы, с позиций структурной неоднородности можно рассматривать, по крайней мере, как четырехэлектродную систему: цннкмагниевая фаза - зона СВ - твердый раствор - интерметалические соединения тугоплавких компонентов, железа, циркония и т. п.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.10.16   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

15:55 Прием и вывоз металлолома

15:55 Металлолом - Прием, Вывоз, Демонтаж

13:33 Изготовление шестерен на заказ

12:01 Промышленный нож для резки арматуры

10:54 Переплавим Вашу стружку

10:21 Прием металлолома, прием черного и цветного лома, вывоз, демонтаж

13:57 Предлагаем станок вертикально-фрезерный ГФ2171С6.

12:05 Пункт приёма металлома в Москве и МО

12:05 Пункт приёма металлолома, демонтаж металлоконструкций

12:05 Металлолом -Прием, Вывоз. Демонтаж. Круглосуточно

НОВОСТИ

17 Августа 2017 17:07
Магнитные угольники для сварки своими руками

19 Августа 2017 15:49
”Chalco” за полгода нарастила прибыль в 11 раз

19 Августа 2017 14:19
”Сбербанк” инвестирует в добычу золота в России

19 Августа 2017 13:45
Запасы железной руды в китайских портах за неделю упали на 1,63 млн. тонн

19 Августа 2017 12:09
Сурьму из Якутии будут поставлять на новый завод Ротенбергов

19 Августа 2017 11:44
Китайский среднесуточный выпуск стали в июле упал на 2,18%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Аксессуары для смартфонов

Тканые и сварные стальные сетки

Алюминиевые и оцинкованные фасадные системы

Плиты ПБ – отличительные особенности изготовления и применения

Сварная балка как аналог обычной горячекатаной

Объемные буквы и световые короба как распространенные виды наружной рекламы

Как проводятся такелажные работы при перевозке станков

Высококачественная мебель на заказ

Грамотный подход к выбору материалов и технологии изготовления межкомнатных дверей

Выбор практичных и сочетающихся с интерьером межкомнатных дверей

Особенности выбора кондиционеров

Приборы учета электроэнергии

Остекление коттеджей, нюансы и особенности

Кровли из металлочерепицы и профнастила, сравнение характеристик

Рейтинг производителей теплых полов

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.