Учебное пособие для студентов металлургических вузов и факультетов. Может быть полезно инженерно-техническим работникам проектных организаций, исследовательских институтов, металлургических заводов, предприятий химической промышленности, занимающимся защитой металлов от коррозии. Даны современные представления о термодинамике и кинетике окисления металлов, механизме образования и законах роста различных пленок, рассмотрены механизм и различные виды электрохимической коррозии, описаны важнейшие методы исследования коррозионных процессов. ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 8 1. Определение термина "коррозия металлов" 8 2. Значение коррозии и защиты металлов для народного хозяйства 9 3. Задачи и научные основы курса 10 4. Роль термодинамики и кинетики в учении о коррозии и защите металлов 10 5. Классификация коррозионных процессов 12 ЧАСТЬ I ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ Глава 1. Термодинамика химической коррозии металлов 17 1. Термодинамическая возможность химической коррозии металлов ... 17 2. Расчет, изменения изобарно-изотермического потенциала ?GТ .... 18 3. Определение возможности химической коррозии металлов по значению ?G?Т 20 4. Расчет изменения стандартного изобарно-изотермического потенциала ?G?Т 21 5. Реакционная способность металлов и термодинамическая . устойчивость продуктов химической коррозии металлов 27 Глава 2. Пленки на металлах 29 1. Адсорбция окислителей на металлах 29 2. Образование пленки продуктов коррозии 31 3. Классификация пленок на металлах по толщине 31 4. Условие сплошности пленок на металлах 32 5. Массоперенос и электропроводность в пленках продуктов коррозии металлов 34 6. Образование дефектов в кристаллической решетке 35 7. Классификация продуктов коррозии металлов по типу проводимости 38 Глава 3. Кинетика химической коррозии металлов 39 1. Показатели химической коррозии металлов 40 2. Первичная стадия окисления металлов . . 42 3. Рост пористой (незащитной) пленки 45 4. Рост сплошных (защитных) пленок 47 5. Тонкие пленки 47 6. Толстые пленки (окалина) 56 7. Многослойные толстые пленки 68 8. Двухслойные однофазные пленки 74 9. Напряжения в защитных пленках и разрушение этих пленок 75 10. Сводные данные о механизмах окисления металлов 79 Глава 4. Окисление сплавов 83 1. Теория Вагнера-Хауффе 83 2. Теория А. А. Смирнова 88 3. Теория В. И. Тихомирова 97 4. Двойные окислы в окалине 102 5. Внутреннее окисление сплавов . 103 6. Окисление дисперсноупрочненных материалов 109 Глава 5. Теории жаростойкого легирования 111 1. Теория уменьшения дефектности образующейся окалины 111 2. Теория образования защитного окисла легирующего элемента 113 3. Теория образования высокозащитных двойных окислов 115 4. Жаростойкое легирование тугоплавких металлов 116 5. Поверхностное легирование 118 Глава 6. Влияние внешних и внутренних факторов на химическую коррозию металлов 121 1. Температура 122 2. Состав газовое среды . . . . 128 3. Давление газов 130 4. Высокотемпературная пассивация 132 5. Скорость движения газовой среды 135 6. Режим нагрева 136 7. Состав сплава 136 8. Структура металла 138 9. Деформация металла . 140 10. Характер обработки поверхности металла 140 Глава 7. Химическая коррозия металлов в жидких средах 140 1. Коррозия металлов в неэлектролитах 140 2. Разрушение металлов в жидкометаллических теплоносителях 142 3. Взаимодействие твердых металлов с примесями в жидком металле 145 4. Кавитационно-эрозионное воздействие жидких металлов 147 Список литературы 147 ЧАСТЬ II ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ Глава 8. Двойной электрический слой и электродные потенциалы 149 1. Причины возникновения скачка потенциала между фазами 149 2. Скачок потенциала на границе металл-электролит 151 3. Строение и уравнение двойного электрического слоя на границе металл- электролит 157 4. Потенциал нулевого заряда 161 5. Методы исследования двойного электрического слоя 166 6. Обратимые электродные потенциалы 170 7. Необратимые электродные потенциалы металлов 176 Глава 9. Механизм электрохимической коррозии металлов 180 1. Химический и электрохимический механизмы растворения металлов в электролитах 180 2. Термодинамическая возможность электрохимической коррозии металлов 181 3. Катодные процессы при электрохимической коррозии металлов 182 4. Гомогенный и гетерогенный пути протекания электрохимической коррозии металлов 184 5. Коррозионные гальванические элементы и причины их возникновения 188 6. Схема и особенности электрохимического коррозионного процесса . . 188 Глава 10. Поляризация электродных процессов 192 1. Поляризация электродов и ее причины 192 2. Электрохимическая кинетика анодных и катодных процессов 198 3. Уравнения поляризационных кривых 201 4. Диффузионная кинетика и концентрационная поляризация 204 5. Вторичные процессы и продукты электрохимической коррозии металлов и их влияние на поляризацию 212 Глава 11. Анодный процесс электрохимической коррозии металлов 216 1. Анодная реакция ионизации металла 216 2. Анодные реакции, протекающие с участием металла и водного раствора 217 3. Диаграммы Пурбе 218 4. Участие анионов в анодном процессе 225 1 5. Стадийность реакций растворения металлов 228 Глава 12. Коррозионные процессы с кислородной деполяризацией . 230 1. Термодинамическая возможность коррозии металлов с кислородной деполяризацией 230 2. Схема катодного процесса кислородной деполяризации 231 3. Перенапряжение ионизации кислорода 233 4. Диффузия кислорода 235 5. Смешанная поляризация . 240 6. Особенности коррозии металлов с кислородной деполяризацией . . . 243 7. Защита металлов от коррозии в нейтральных электролитах 247 Глава 13. Коррозионные процессы с водородной деполяризацией ... 248 1. Термодинамическая возможность коррозии металлов с водородной деполяризацией 248 2. Схема катодного процесса водородной деполяризации 250 3. Перенапряжение водорода 251 4. Концентрационная поляризация 259 5. Особенности коррозии металлов с водородной деполяризацией 260 6. Защита металлов от коррозии в растворах кислот 261 7. Смешанная кислородно-водородная деполяризация 262 Глава 14. Расчет электрохимического коррозионного процесса 265 1. Термодинамическая возможность и движущая сила процесса 265 2. Коррозионные потери металла и коррозионный ток 266 3. Показатели электрохимической коррозии металлов 266 4. Аналитический расчет процесса 268 5. Графический расчет процесса 270 6. Контролирующий процесс 274 7. Характеристика контролирующего процесса 276 8. Основные практические случаи контроля электрохимических коррозионных процессов 278 9. Доля электрохимического механизма коррозионного процесса 279 Г л а,в а 15. Многоэлектродные системы 281 1. Идеальные и реальные (экспериментальные) поляризационные кривые 282 2. Методы получения идеальных поляризационных кривых 284 3. Расчет короткозамкнутых многоэлектродных систем 287 4. Разностный эффект 290 5. Защитный эффект ....,...: 292 6. Сопоставление разностного и защитного эффектов 295 7. Отрицательный разностный эффект 296 8. Потенциалы бинарных сплавов 297 9. Многоэлектродные системы с заметным омическим сопротивлением . . 299 10. Потенциалы системы типа пленка-пора 300 Глава 16. Пассивность металлов 302 1. Определение пассивности металлов 302 2. Характеристика пассивного состояния металлов 303 3. Пассиваторы и депассиваторы (активаторы) 305 4. Теории пассивности металлов 306 5. Перепассивация металлов 312 6. Обобщенная анодная поляризационная кривая 314 7. Особенности коррозии металлов в условиях возможного возникновения пассивности 318 8. Повышение коррозионной стойкости металлов и сплавов на основе повышения их пассивируемости 322 Глава 17. Внутренние факторы электрохимической коррозии металлов . 324 1. Термодинамическая устойчивость металла 324 2. Положение металла в периодической системе элементов Д. И. Менделеева 325 3. Состояние поверхности металла 326 4. Кристаллографический фактор 326 5. Границы устойчивости твердых растворов 327 6. Структурная гетерогенность сплавов и величина зерна 330 . Механический фактор 332 Г л а в а 18. Внешние факторы электрохимической коррозии металлов . . 341 1. Водородный показатель рН раствора 341 2. Состав и концентрация нейтральных растворов 343 3. Ингибиторы (замедлители) электрохимической коррозии металлов 345 4. Стимуляторы (ускорители) электрохимической коррозии металлов 351 5. Скорость движения электролита 352 6. Температура 353 7. Давление 357 8. Контакт с другими металлами 357 9. Внешние токи 362 10. Блуждающие токи . . 367 11. Ультразвук 368 12. Облучение 369 Глава 19. Атмосферная коррозия металлов 372 1. Классификация и механизм атмосферной коррозии металлов 372 2. Конденсация влаги на поверхности корродирующего металла . 374 3. Особенности атмосферной коррозии металлов и ее контролирующий процесс 376 4. Факторы атмосферной коррозии металлов 377 5. Методы защиты металлов от атмосферной коррозии 383 Глава 20. Подземная коррозия металлов 384 1. Почва и грунт как- коррозионные электролиты 384 2. Механизм и классификация подземной коррозии металлов 384 3. Контролирующий фактор и особенности грунтовой коррозии металлов 385 4. Влияние различных факторов на грунтовую коррозию металлов 386 5. Кинетика грунтовой коррозии металлов 390 6. Коррозия металлов блуждающими токами 390 7. Методы борьбы с подземной коррозией металлов: 392 Глава 21. Морская коррозия металлов 397 1. Механизм и особенности морской коррозии металлов 398 2. Влияние различных факторов на морскую коррозию металлов 399 3. Способы защиты металлов от коррозии в морской воде 403 Глава 22. Коррозия металлов в расплавленных солях 405 1. Электродные потенциалы в расплавленных солях 406 2. Механизм и особенности коррозии металлов в расплавленных солях 408 3. Влияние различных факторов на коррозию металлов в расплавленных солях 411 4. Защита металлов от коррозии в расплавленных солях 413 Глава 23. Некоторые виды местной электрохимической коррозии метал лов и сплавов 414 1. Щелевая коррозия 414 2. Точечная (питтинговая) коррозия 416 3. Межкристаллитная коррозия 420 Список литературы 425 ЧАСТЬ III МЕТОДЫ КОРРОЗИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Глава 24. Общая характеристика методов коррозионных исследований 426 1. Цель коррозионных исследований . 426 2. Классификация методов коррозионных исследований 427 3. Показатели коррозии металлов 428 4. Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов 430 б. Сравнительность коррозионных исследований 431 6. Обработка результатов измерений 432 7. Планирование эксперимента 432 Глава 25. Лабораторные методы исследований 433 1. Методы изучения пленок на металлах 434 2. Методы испытаний металлов на газовую коррозию 437 3. Общие методы исследований коррозии металлов в электролитах 443 4. Специальные методы исследований коррозии металлов в электролитах . 450 5. Электрохимические методы исследований металлов в электролитах 455 Глава 26. Внелабораторные и эксплуатационные исследования .... 465 1. Исследования в атмосфере 465 2. Исследования в море 468 3. Исследования в грунте 469 4. Исследования в заводской аппаратуре . 470 5. Эксплуатационные исследования 471 Список литературы . . 472