Исследована коррозионная стойкость алюминидного покрытия на поверхности стали 12Х18Н10Т при воздействии 3 % раствора хлористого натрия, имитирующего морскую воду. Показано, что коррозионная стойкость образца с интерметаллидным покрытием в 3 раза превышает таковую в композите алюминий АД1 + сталь 12Х18Н10Т.
Ключевые слова: сварка взрывом, коррозия, композиционные материалы, покрытия.
В настоящее время важное место в области создания композиционных материалов занимают слоистые интерметаллидные материалы и получаемые на их основе интерметаллидные покрытия, применяемые в различных отраслях промышленности [1–3]. Цель создания таких материалов заключается в защите основного металла от воздействия агрессивных сред (кислот, щелочей) и от износа в результате трения [1–2].
Интерметаллидные фазы системы алюминий-нержавеющая сталь имеют высокую твердость, поэтому покрытия на их основе представляют большой интерес с точки зрения износостойкости [1, 4–5]. Однако коррозионные свойства данных интерметаллидов изучены плохо. Что и стало целью настоящего исследования.
Материалами для данного исследования служили: в качестве эталона — биметалл АД1 + сталь 12Х18Н10Т полученный сваркой взрывом (Образец № 1) и слоистый композит сталь 12Х18Н10Т + интерметаллидное покрытие (Образец № 2). Для получения опытного образца с интерметаллидным покрытием, сваренные сваркой взрывом биметаллические образцы АД1+12Х18Н10Т подвергали двухступенчатой термической обработке при температурах 660–1000 °С. Температура 660° соответствует температуре жидкофазного взаимодействия. Повышение температуры до 1000°С применялось для трансформации интерметаллидного слоя.
Рис. 1. Микроструктура покрытия после ТО 660° 20ч + 1000° 20ч (х100)
Коррозионную стойкость оценивали согласно ГОСТ 9.913–90 путем циклических погружений на компьютеризированном стенде в 3 %-ный раствор хлористого натрия при температуре 18–25 °С в течение 90 суток с оценкой промежуточных стадий коррозионного поражения каждые 15 суток.
Структуры образцов после коррозионного воздействия 3 % раствора хлористого натрия, имитирующего морскую воду представлены на рисунках 2–4.
|
|
|
|
|
а |
б |
в |
Рис. 2. Микроструктура границы соединения образца № 1 после воздействия коррозионной среды в течение: а — 15 суток; б — 45 суток, в — 90 суток (х200)
|
|
|
|
а |
б |
Рис. 3. Микроструктура границы покрытия и подложки образца № 2 после воздействия коррозионной среды в течение: а — 45 суток; б — 90 суток (х50)
|
|
|
|
|
а |
б |
в |
Рис. 4. Микроструктура поверхности покрытия образца № 2 после воздействия коррозионной среды в течение: а — 15 суток; б — 45 суток, в — 90 суток (х50)
У образца 1 в процессе испытания алюминий покрывался пленкой в результате реакции более активного алюминия с хлористым натрием. На месте пленки появлялись язвы, которые с течением времени поражались все больше (рис. 2).
По границе покрытия и подложки по ходу испытания проявлялась тонкая желтоватая сетка к концу эксперимента переросшая в плотное ярко-оранжевое образование (рис. 3). Такой вид поражения на границе связан с разными показателями электрохимических потенциалов отдельных фаз покрытия. На поверхности образцов сразу же появились желто-оранжевые участки местной коррозии, постепенно поглотившие за ход испытания практически всю поверхность (рис. 4).
Анализ количественных характеристик коррозионной стойкости образцов показал, что исследуемое покрытие менее подвержено воздействию морской воды, чем биметалл АД1+12Х18Н10Т (рис. 5).
|
|
|
|
а |
б |
Рис. 5. Зависимость потери массы (а) и скорости коррозионного поражения (б) в композите в исследуемых образцах от времени воздействия коррозионной среды
Таким образом в настоящем исследовании установлено, что композиционные материал с интерметаллидным покрытием на поверхности стали 12Х18Н10Т, полученный по комплексной технологии, включающей сварку взрывом алюминия со сталью и последующую двухступенчатую термообработку, вместе с высокой износостойкостью, обладает высокой коррозионной стойкостью в морской воде.
Литература:
- Рябов, В. Р. Алитирование стали / В. Р. Рябов. — Москва: Металлургия, 1973. — 240 с.
- Миркин, И. Л. Испытания и свойства жаропрочных материалов/И. Л. Миркин// Сб. ЦНИИТМАШ. — 1957. — № 79. — С. 51–54.
- Зейтц, Ф. Современная теория твердого тела / Ф. Зейтц; ГИТТЛ. -Москва -Ленинград, 1949. — 631 с.
- Трыков, Ю. П. Особенности изготовления кольцевых переходников из свариваемых взрывом сталеалюминиевых заготовок / Ю. П. Трыков, Ю. Г. Долгий, Проничев, Д. В. // Сварочное производство. — 2000. № 7. — С. 33–37.
- Сироватка, В. Л. Интерметаллиды системы Fe—Al: методы получения, свойства, покрытия / В. Л. Сироватка, В. Е. Оликер, М. С. Яковлева // Материаловедение. — 2013. — № 3. — С. 46–52.
