Устойчивост на корозия на чугуна
Корозионното разрушаване на чугун се причинява от електрохимични, по-рядко чисто химични процеси. Корозията може да бъде равномерна, локална, селективна междукристална.
В общия случай корозията обикновено се оценява като скорост на намаляване на масата на материала и се изразява в g/(m2∗h) или в mm/година. В зависимост от тези загуби се разграничават класове на устойчивост на корозия в силно и средно агресивни среди (Таблица 1).
Устойчивостта на корозия зависи както от характеристиките на метала, така и от външни фактори - състав и температура на средата, достъп на кислород, движение на разтвор или газ спрямо метала. По-специално, повишаването на температурата и скоростта на средата увеличава скоростта на корозия.
Факторите, свързани с характеристиките на метала, включват структурата, химичния състав, включванията на шлака и газ, напреженията и състоянието на повърхността.
По отношение на устойчивостта на корозия сивите чугуни с пластинчат и нодуларен графит в различни среди могат да бъдат причислени към различни класове на устойчивост (Таблица 2).В относително чист и сух въздух тези чугуни са много устойчиви поради образуването на пасивиращ филм (скорост на корозия
0,025 mm/година). Корозията започва да се увеличава, когато атмосферата е замърсена, главно със серен диоксид. В този случай съставът и видът на чугуна, по-специално формата на графита и естеството на матрицата, имат относително малък ефект. Единственият полезен елемент при тези условия е медта.
Ролята на състава и структурата на чугуна също не е много голяма при корозия в природни, промишлени, медицински и морски води, въпреки че чугунът от клас VCh, особено перлитният, има по-висока устойчивост на корозия в морска вода от чугуна от класа SCh. Основното влияние при тези условия, както и при атмосферната корозия, се оказва от състава на средата иплътност на отливката. Разтворите на соли, чиито хидрати придават на водата киселинен характер, значително ускоряват корозията, а солите, които дават алкални разтвори при хидролиза, забавят процеса на корозия.
При условия на подземна корозия, такива фактори като състава и електрическото съпротивление на почвата, естеството на контакта, наличието на блуждаещи токове и др. Малко по-голяма устойчивост на корозия в почвата оказват чугунените класове KCh и VCh, особено в агресивна среда.
В общия случай при тези чугуни устойчивостта на корозия се увеличава с раздробяването на графита и намаляването на количеството му, с еднофазна матрична структура, а също и с намаляване на съдържанието на Si, S, P. Модифицирането повишава устойчивостта на корозия, както и легирането с Cu (до 1,4%), Ni (до 3,0%), Cr (до 1,0%). За работа в алкална среда се препоръчват чугуни, съдържащи 0,8–1,0% Ni и 0,6–0,8% Cr или 0,35–0,5% Ni и 0,4–0,6% Cr.
Въпреки това, когато металът е изложен на силни реагенти, киселини и основи, трябва да се използват високолегирани чугуни. В тези случаи химичният състав на чугуна е от първостепенно значение. Ролята на структурата, особено формата на утаяване на графит, е много по-малка. При равни други условия най-добрите са аустенитна или феритна структура. Компактният или ламеларният графит се различават малко по отношение на влиянието си, ако последният е изолиран, сравнително малък и равномерно разпределен.
Увеличаването на устойчивостта на чугуна към корозия в агресивни среди се постига чрез легиране с елементи, които имат висок потенциал (Cu, Ni, Mo) и са по-стабилни или способни да образуват защитни пасивиращи филми (Cr, Si, Al) в goyили друга среда, или имат и двете от тези свойства.
Химическата устойчивост на чугуна в киселини рязко се увеличава със съдържанието на силиций
1,5%. Сплавите ChS15, ChS17 са устойчиви на азотна, фосфорна, оцетна и, най-важното, сярна киселина при всяка концентрация и температура и в смес от HN03 и H2S04. Феросилидите също са устойчиви на солни разтвори, но лесно корозират под въздействието на солна киселина, силни основи и флуорни съединения. За да се увеличи устойчивостта в HCl киселина, сплавите се легират до 4,0% Mo (ChS15M4, ChS17MZ). Тези сплави са известни като антихлор. Антихлорът е стабилен в солна киселина с всякаква концентрация. Сцепление при всякакви температури, в азотна киселина с всякаква концентрация, в лимонена, пикринова, сярна и фосфорна киселина, водороден прекис, тетрахлорметан, железен сулфат. Недостатъкът на тези сплави е високата крехкост, лошата обработваемост и ниските механични свойства. Следователно феросилидите се използват само в условия, при които се изисква ниска скорост на корозия, не по-висока от 0,25 mm/година.
При условия на излагане на алкали обикновено се използва чугун, легиран с никел (хром). Най-добри резултати се постигат при използване на високолегирани чугуни от неризистки тип (например ChN15D7Kh2). Тези чугуни също са устойчиви на студени разредени разтвори на сярна киселина. В солна киселина чугунът от този тип е по-малко устойчив, а в азотната киселина е нестабилен (виж таблица 2).
С високо съдържание на хром (12-35%), чугунът е химически устойчив в много среди, киселини, основи, соли и особено в азотна киселина поради образуването на оксиден пасивиращ филм. В солната киселина оксидният филм върху тези сплави се разрушава поради действието на хлоридите.