Способ получения карбида хрома cr3c2. Карбиды в легированных сталях
К карбидообразующим относятся переходные металлы с недостроенной -электронной оболочкой. Чем меньше электронов на оболочке, тем больше сродство к углероду.
В сталях карбидообразующими являются следующие элементы: (элементы перечислены в порядке возрастания их карбидообразующей способности).
При введении в сталь карбидообразующего элемента в небольшом количестве (десятые доли процента; для несильных карбидообразователей образования карбида этого элемента чаще всего не происходит. В этом случае атомы легирующего элемента частично замещают атомы железа в пространственной решетке цементита; образуется легированный цементит, мало отличающийся по свойствам от обычного цементита.
Рис. 3.22. Влияние легирующих элементов на протяженность замкнутой у-области
Карбида марганца не образуется при любых содержаниях марганца.
Формулу легированного цементита записывают обычно как или или в общем виде Последняя формула подчеркивает, что в карбидах цементитного типа на три металлических атома приходится один атом углерода.
Сильные карбидообразователи образуют с углеродом фазы внедрения. При этом чаще всего карбиды имеют формулу МС, т. е. на один металлический атом приходится один атом углерода. При известных условиях и образуют карбиды, более богатые металлом
Фазы внедрения, отличающиеся очень высокой тугоплавкостью, практически нерастворимы в аустените.
Для распада и растворения таких карбидов, как сталь необходимо нагреть до температуры Вследствие нерастворимости фаз внедрения происходит обеднение аустенита углеродом при легировании стали сильными карбидообразователями.
Промежуточное положение по карбидообразующей способности занимает хром, который наиболее широко, по сравнению с другими элементами, используется как легирующая добавка в сталях.
Хром в низко- и среднелегированных сталях (до 10%) образует карбид в высоколегированных сталях образуется более богатый хромом карбид Карбиды хрома могут растворять железо и легирующие элементы стали в значительном количестве, поэтому часто в общем виде формулы этих карбидов записываются как
Хром оказывает влияние на карбидообразование при совместном его введении с молибденом и вольфрамом. При определенном соотношении хрома и молибдена (вольфрама) не образуются фазы внедрения а вместо них появляются сложные карбиды, содержащие хром, молибден (вольфрам) и железо с формулой Карбиды типа в отличие от фаз внедрения, растворимы в аустените, хотя для их растворения требуются еще более высокие температуры и более длительные выдержки, чем для растворения карбидов хрома.
Таким образом, в зависимости от легирующего элемента и его количества в структуре легированных сталей могут встретиться следующие типы карбидов: хорошо растворимые в аустените карбиды типа более трудно растворимые карбиды типов и почти нерастворимые в твердом состоянии карбиды типа МС.
Изобретение может быть использовано в металлургии. Для получения карбида хрома Cr 3 C 2 смесь порошка хрома и сажи механически активируют в центробежной планетарной мельнице при ускорении шаров 25-45 g и соотношении шихта: шаровая загрузка по массе 1:20 в течение 30-40 мин. Затем шихту нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа. Изобретение позволяет получить карбид хрома стехиометрического состава с высокой дисперсностью, снизить потребление энергии, уменьшить время синтеза. 2 з.п. ф-лы, 5 пр.
Изобретение относится к области неорганического синтеза, а именно к получению карбидов хрома, и может найти применение в металлургической промышленности, производстве твердых сплавов, получении наплавочных смесей и сплавов, производстве деталей и инструментов, катализе, абразивной обработке материалов.
Высший карбид хрома Cr 3 C 2 широко применяется в промышленности благодаря таким свойствам, как высокая твердость, прочность, хорошая коррозионно- и износостойкость. Из сплава карбида хрома с никелем изготавливают детали пресс-форм и аппаратов химической промышленности. Карбид хрома применяется как материал для изготовления специальных инструментов с высокой химической стойкостью, в износостойких покрытиях, противостоящих интенсивному абразивному износу, в том числе и при повышенных температурах (до 800°C). Благодаря высокой стойкости по отношению к различным химическим реагентам и стойкости к окислению, карбид хрома используют для изготовления фильтров, деталей насосов, сопел для подачи агрессивных жидкостей и газов. Из-за каталитических свойств карбид Cr 3 C 2 применяется как катализатор в процессах органического синтеза [Алексеев А.Г., Бовкун Г.А., Болгар А.С. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений / Справочник под ред. Косолаповой Т.Я. М.: Металлургия, 1986, 928 с.].
Карбид хрома, используемый в твердых и наплавочных сплавах и смесях, производят следующими методами [Косолапова Т.Я. Карбиды. Металлургия, 1968. 300 с.].
Наиболее распространенный и используемый в промышленности метод получения карбида хрома Cr 3 C 2 - взаимодействие оксида хрома с сажей в интервале температур 1400-1600°C, в том числе при постепенном подъеме температуры до 1500°C в течение 30-40 мин и выдержке при этой температуре 1,5-2 ч.
Карбид хрома Cr 3 C 2 может быть получен синтезом из элементов.
Карбид хрома Cr 3 C 2 может быть получен науглероживанием хрома метаном в присутствии водорода при температуре 600-800°C согласно реакции
Cr+H 2 +CH 4 →Cr 3 C 2 +H 2 +(CH),
где символом (CH) обозначены продукты разложения углеводородов.
Разложением карбонила хрома в присутствии водорода при температурах от 250 до 850°C.
В этих случаях образуется грубодисперсный карбид хрома, малопригодный для использования в производстве инструментов и в качестве катализатора. При таких методах, как правило, получается смесь нескольких карбидов хрома.
В качестве прототипа выбран способ получения порошка карбида хрома синтезом из элементов, из смеси хром - углерод при температурах 1400-1800°C в течение длительного времени 20-40 часов в восстановительной атмосфере .
Недостатками известных методов получения (приготовления) являются: большой расход энергии, необходимость применения высоких температур, длительное время синтеза.
Техническим результатом изобретения является разработка способа получения более высокодисперсных карбидов хрома с низким потреблением энергии и малым временем синтеза.
Технический результат получения карбида хрома Cr 3 C 2 достигается механохимической активацией смесей металлического хрома с углеродом и последующим нагревом в среде инертного газа. В качестве источника углерода используют сажу. Шихту предварительно механически активируют в центробежной планетарной мельнице при ускорении шаров 25-45 g и соотношении шихта: шаровая загрузка по массе 1:20 в течение 30-40 мин и нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин. Механически активированную смесь подвергают термообработке в атмосфере инертного газа при температуре до 1000°C. В качестве инертного газа используют гелий.
Карбидообразование в барабане начинается обрывисто после 30 мин помола, когда прослойки хрома в рулетообразных частицах Cr-C утоняются до длины диффузионного пути углерода в хром.
Для дальнейшего нагрева механоактивированной смеси Cr-С более всего подходят смеси с развитой межфазной поверхностью и тонкими прослойками реагентов (сокращенными путями диффузии), но находящиеся лишь на грани карбидообразования, то есть с неизрасходованным зарядом тепла экзотермических реакций, что достигается при времени помола 30-40 мин. Время помола менее 30 мин не способствует достижению указанного состояния смеси.
При механообработке смеси более 40 мин повышенное карбидообразование в смеси в барабане, то есть более толстые слои образовавшихся карбидов хрома на частицах хрома препятствуют диффузии углерода в хром при дальнейшем нагреве, что способствует повышению температуры нагрева для преодоления этого препятствия.
Технический результат - получен карбид хрома Cr 3 C 2 стехиометрического состава с размерами частиц 213 нм (удельная поверхность 4,7 м 2 /г).
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
В барабан планетарной мельницы загружают 8,67 г Cr и 1,33 г C (сажа). Смесь подвергают механохимической активации в планетарной мельнице ЛАИР-0.015 при частоте вращения барабанов 1828 мин -1 (45 g) в течение 9 мин. Активированную смесь нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа (гелий). По данным рентгенофазового анализа в полученном образце содержатся карбиды хрома Cr 3 C 2 , Cr 7 C 3 и Cr 23 C 6 . Размер частиц 538 нм (удельная поверхность 1,9 м 2 /г).
В барабан планетарной мельницы загружают 8,67 г Cr и 1,33 г C (сажа). Смесь подвергают механохимической активации в планетарной мельнице ЛАИР-0.015 при частоте вращения барабанов 1370 мин -1 (25 g) в течение 27 мин. Активированную смесь нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа (гелий). По данным рентгенофазового анализа в полученном образце содержатся карбиды хрома Cr 3 C 2 , Cr 7 C 3 . Размер частиц 507 нм (удельная поверхность 2,0 м 2 /г).
В барабан планетарной мельницы загружают 8,67 г Cr и 1,33 г C (сажа). Смесь подвергают механохимической активации в планетарной мельнице ЛАИР-0.015 при частоте вращения барабанов 1370 мин -1 (25 g) в течение 30 мин. Активированную смесь нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа (гелий). По данным рентгенофазового анализа в полученном образце содержится карбид хрома Cr 3 C 2 . Размер частиц 357 нм (удельная поверхность 2,8 м 2 /г).
В барабан планетарной мельницы загружают 8,67 г Cr и 1,33 г C (сажа). Смесь подвергают механохимической активации в планетарной мельнице ЛАИР-0.015 при частоте вращения барабанов 1838 мин -1 (45 g) в течение 36 мин. Активированную смесь нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа (гелий). По данным рентгенофазового анализа в полученном образце содержится карбид хрома Cr 3 C 2 . Размер частиц 213 нм (удельная поверхность 4,7 м 2 /г).
В барабан планетарной мельницы загружают 8,67 г Cr и 1,33 г C (сажа). Смесь подвергают механохимической активации в планетарной мельнице ЛАИР-0.015 при частоте вращения барабанов 1370 мин -1 (25 g) в течение 43 мин. Активированную смесь нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа (гелий). По данным рентгенофазового анализа в полученном образце содержатся карбиды хрома Cr 3 C 2 и Cr 7 C 3 . Размер частиц 588 нм (удельная поверхность 1,7 м 2 /г).
1. Способ получения карбида хрома Cr 3 C 2 , включающий механохимическую активацию смесей порошка хрома с сажей и последующее прокаливание активированной смеси в среде инертного газа, отличающийся тем, что шихту предварительно механически активируют в центробежной планетарной мельнице при ускорении шаров 25-45 g и соотношении шихта: шаровая загрузка по массе 1:20 в течение 30-40 мин и нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что механоактивацию проводят в центробежной планетарной мельнице, в которой шары и барабаны футерованы хромом, без избытка сажи для получения карбида хрома стехиометрического состава.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в центробежной планетарной мельнице сначала загружают сажу, измельчают ее в течение 30 мин, затем выгружают и заполняют барабаны мельницы шихтой хрома и сажи стехиометрического состава.
Похожие патенты:
Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к четверному соединению меди, галлия, хрома и селена, которое может найти применение в многофункциональных приборах и схемах, работающих на взаимосвязи магнитного и электрического полей.
Изобретение может быть использовано в области порошковой металлургии. Способ получения карбида титана включает нагрев шихты, состоящей из диоксида титана и порошка нановолокнистого углерода с удельной поверхностью 138…160 м2/г, взятых в массовом соотношении диоксида титана к порошку нановолокнистого углерода 68,5:31,5, при температуре 2250°C.
Изобретение может быть использовано при изготовлении режущего инструмента, при износостойкой наплавке, для получения композиционных электрохимических покрытий и контактного материала, обладающего повышенным сопротивлением эрозионному действию электрической дуги.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Полимерная композиция включает соединение тугоплавкого металла и углеродоноситель в виде фенолоформальдегидного связующего, взятые в стехиометрическом отношении, и смазку.
Изобретение относится к получению нанодисперсного тугоплавкого карбида тантала, используемого в качестве наполнителя композиционных материалов, керамического теплозащитного покрытия, химически стойкого материала, материала для высокотемпературных керамоматричных композитов, и может быть использовано в области химической промышленности, авиационной и космической техники. Способ получения нанодисперсного тугоплавкого карбида тантала с образованием микросфер карбида тантала, состоящих из агломератов наночастиц, заключается в проведении ступенчатой термотрансформации раствора пентакис-(диметиламид)тантала в тетрадекане в инертной атмосфере в интервале температур 25-250°C, осуществляемой путем нагрева реакционной массы до 160°C в течение часа и от 160°C до 250°C в течение трех часов, с получением тантал-азот-углеродсодержащего предкерамического полимера и его последующей термообработки путем нагрева до температуры 1100°C со скоростью 10°C/мин с выдержкой в инертной атмосфере в течение 3 часов. Технический результат - сокращение стадий процесса, простота аппаратурного оформления, возможность получения укрупненных партий продукта, использование одного компонента в качестве источника тантала и углерода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 1 пр.
Изобретение может быть использовано в металлургии. Для получения карбида хрома Cr3C2 смесь порошка хрома и сажи механически активируют в центробежной планетарной мельнице при ускорении шаров 25-45 g и соотношении шихта: шаровая загрузка по массе 1:20 в течение 30-40 мин. Затем шихту нагревают при температуре до 1000°C в течение 10 мин в атмосфере инертного газа. Изобретение позволяет получить карбид хрома стехиометрического состава с высокой дисперсностью, снизить потребление энергии, уменьшить время синтеза. 2 з.п. ф-лы, 5 пр.
Представлены сведения о химических и физических свойствах карбидов металлов: таких, как гафний, хром, титан, вольфрам и других. Физические свойства карбидов сведены в отдельные таблицы, в которых указана их плотность, твердость, температура плавления и кипения, а также электрические и тепловые свойства.
Карбид гафния GfC
В таблице приведены свойства карбида металла гафния. Карбид гафния представляет собой соединение серого цвета с температурой плавления 3890°С и высокой плотностью, которая при комнатной температуре составляет 12600 кг/м 3 . Энергия кристаллической решетки GfC равна 117,2·10 5 кДж/кмоль.
Карбид гафния полностью растворяется в ортофосфорной, азотной и серной кислотах. При температуре около 2000°С он начинает взаимодействовать с тугоплавкими металлами — такими, как , тантал и .
Теплопроводность карбида гафния с нулевой пористостью при температуре 300°С равна 9,2 Вт/(м·град). При нагревании коэффициент теплопроводности GfC увеличивается. Удельная теплоемкость карбида гафния относительно невысока и при росте температуры слабо увеличивается.
Карбиды хрома
Таблица содержит физические свойства карбидов хрома различного состава. Соединения с формулой Cr 23 C 6 и Cr 3 C 2 имеют серый цвет; Cr 7 C 3 — серебристый.
Карбиды хрома Cr 23 C 6 и Cr 7 C 3 нерастворимы в царской водке. После длительного нагрева при 730…870°С карбид Cr 7 C 3 превращается в Cr 23 C 6 . Карбид Cr 3 C 2 нерастворим в воде. Изделия из него также практически нерастворимы в кислотах, их смесях и . Однако, он может взаимодействовать с при температуре 940°С. Температура начала окисления Cr 3 C 2 составляет 900…1000°С.
Свойства/карбид | Cr 4 C | Cr 23 C 6 | Cr 7 C 3 | Cr 3 C 2 |
---|---|---|---|---|
Молекулярная масса | 220 | 1265 | 400 | 180 |
Тип решетки | Кубическая | Кубическая | Гексагональная | Ромбическая |
Плотность, кг/м 3 | — | 6970 | 6920 | 6680 |
Температура плавления, °С | 1520 | 1550 | 1700±50 | 1890 (разлаг.) |
Средний ТКЛР в интервале 20-800°С, α·10 6 , град -1 | — | 10,1 | 10 | 10,3 |
— | 493 | 523 | 546 | |
Молярная теплоемкость при 20°С, кДж/(кмоль·град) | — | 84 | 209 | 98 |
— | 18,7 | 16,6 | 16,2 |
Карбид титана TiC
Карбиды ниобия Nb 2 C и NbC
В таблице даны физические свойства карбидов ниобия Nb 2 C и NbC. Плотный карбид ниобия NbC имеет серовато-коричневый или бледно-лиловый металлический цвет. Порошок NbC имеет фиолетовый оттенок.
Карбиды ниобия при комнатной температуре химически инертны, обладают высокой химической стойкостью к действию кислот и их смесей даже в нагретом состоянии. Однако, они растворимы в смеси плавиковой и .
При нагревании на воздухе NbC слегка обезуглероживается. До температуры 2500°С он устойчив в атмосфере азота. Температура активного окисления карбида ниобия составляет 900…1000°С. Область температурной устойчивости — до 3890°С. Он стоек в расплавах металлов ( , ), имеет высокую твердость по шкале Мооса.
Свойства/карбид | Nb 2 C | NbC |
---|---|---|
Молекулярная масса | 197,8 | 105 |
Тип решетки | Гексагональная | Кубическая |
Плотность, кг/м 3 | 7860 | 7560 |
Температура плавления, °С | 2927 | 3480 |
Температура кипения, °С | — | 4500 |
Твердость по шкале Мооса | — | 9-10 |
Средний ТКЛР в интервале 20-1100°С, α·10 6 , град -1 | 6,5 | |
Удельная массовая теплоемкость при 20°С, Дж/(кг·град) | 315 | 355 |
Молярная теплоемкость при 25°С, кДж/(кмоль·град) | 30,36 | 37,35 |
Коэффициент теплопроводности при 20°С, Вт/(м·град) | — | 19 |
Удельное электрическое сопротивление при 20°С, ρ·10 8 , Ом·м | 55 | 46 |
Источники:
- Кржижановский Р. Е., Штерн З. Ю. Теплофизические свойства неметаллических материалов (карбиды). Справочник. Л.: Энергия, 1976. — 120 с.
Карбиды хрома, окиси алюминия или магния и др. используются для получения жаростойких покрытий.
Бинарная диаграмма железо. Карбиды хрома и, в особенности, титана и ниобия (в меньшей степени ванадия и молибдена) отличаются высокой устойчивостью, значительно труднее переходят в раствор аустенита при нагревании. Углерод в железе при наличии хрома повышает способность стали к закалке, уменьшая при этом критическую скорость охлаждения.
Карбиды хрома, входя в состав перлита, предупреждают процесс разложения перлита на графит и феррит. Хром уменьшает склонность чугуна к окислению. Кроме того, при содержании 1 5 % Сг рост чугуна при температуре 800 - 850 С незначителен, а в чугуне с 2 % Сг рост фактически прекращается.
Диаграмма состояния системы хром - углерод. Карбид хрома СгС, существование которого предполагалось в некоторых рабо тах, данным исследованием не обнаружен.
Карбиды хрома, молибдена и вольфрама представляют собой кристаллические вещества, тугоплавкие, очень большой твердости. Карбиды вольфрама почти не уступают по твердости алмазу. Все они устойчивы к химическим реагентам при обычных температурах.
Диаграмма состояния системы хром - углерод. Карбид хрома СгС, существование которого предполагалось в некоторых работах, данным исследованием не обнаружен.
Карбиды хрома растворяют в значительном количестве вольфрам и ванадий. После закалки от 1200 концентрация твердого раствора повышается до 0 7 % С; 7 0 % Сг; 1 1 / 0V H3 0 % W. Количество избыточной карбидной фазы соответственно уменьшается до Wo (см. фиг.
Диаграмма состояния системы хром - углерод. Карбиды хрома нашли весьма широкое применение в технике в связи с тем, что они обладают рядом ценных свойств.
Карбид хрома Сг23С6 устойчив до температуры плавления. Средний коэффициент термического расширения в интервале температур 293 - 1070 К составляет 10 1 10 - 6 м / м-град.
Сталь С. Образцы, обработанные в течение 24 час. в нит-рофторйстовадородном реактиве при 70 С. Потери веса в зависимости от времени отжига при 750 С.
Карбид хрома, имеющий ячейку, очень близкую к треугольной ячейке аустенита, очевидно, способствует, по крайней мере при некоторых условиях, увеличению межкристаллитных образований по сравнению с решеткой одного из двух смежных зерен. Межкристаллитные образования влекут за собой межкристал-литную хрупкость. Для температуры отжига 750 С удлинение при - 196 С уменьшается до минимума при времени отжига приблизительно около 24 час.
Карбиды хрома, молибдена и вольфрама обладают достаточной растворимостью в аустените и меньшей склонностью к коагуляции, причем более высокую красностойкость дают быстрорежущие стали, легированные вольфрамом и молибденом, по сравнению со сталью, легированной только хромом.
Карбиды хрома, молибдена и вольфрама обладают достаточной растворимостью в аустените и меньшей склонностью к коагуляции причем более высокую красностойкость дают быстрорежущие стали, легированные вольфрамом и молибденом, по сравнению со сталью, легированной только хромом.
Зависимость скорости коррозии хромоникелевой стали 18 - 8 с различным содержанием углерода или добавкой титана в кипящем 65 % растворе HNO3 (проба Гюи от температуры отжига. Время отжига 8 ч. Карбид хрома можно определить, предварительно выделив его из стали спиртом, насыщенным хлористым водородом.
Карбиды хрома, хром и железо, сплавляясь, образуют углеродистый феррохром с содержанием до 6 - 8 % С. Для получения малоуглеродистого феррохрома из высокоуглеродистого проводят окислительную плавку в электрич. С окисляется хромистой рудой.
Карбиды хрома и ванадия выявляют методом электролитического травления в слабом водном растворе аммония или гидроксида натрия. При травлении с образованием лунок, которые имеют красно-коричневый цвет, карбид хрома растворяется быстрее, чем карбид ванадия, при травлении которого лунки кажутся неокрашенными.
Свойства карбидов. Карбид хрома Сг3О4 окисляется воздухом при 1095 - 1400 С, не испаряется в высоком вакууме при 1730 С и малолетуч при 2230 С.
Карбиды хрома используют как присадку в твердых сплавах с малым содержанием карбида вольфрама и в жаропрочных и жаростойких сплавах на основе карбида титана.
Карбид хрома - соединение менее устойчивое, чем карбид вольфрама, поэтому обезуглероживание хромовых карбидов и связанное с этим разупрочнение и разрушение поверхности инструмента произойдет с большей интенсивностью.
Карбид хрома, Cr2j3C6, получают карбидизацией хрома в электрической печи или нагреванием металлического хрома в атмосфере окиси углерода.
Карбид хрома, Сг3С2, получают нагреванием хрома или окиси Сг203 с углем в электрической печи.
Карбид хрома и немного цементита (Fe3C) кипятят с водой, при этом происходит реакция: выделяется водород; образуется также жидкий углеводород или иногда уголь.
Начальная область диаграммы состояния сплавов системы хром - углерод.
Карбиды хрома могут присутствовать в сталях и в чистом состоянии и в виде двойных карбидов с вольфрамом или железом, чему обязана высокая твердость хромистых и быстрорежущих сортов стали.
Карбид хрома СгдзСе устойчив до температуры плавления.
Области появления склонности к межкристаллитной коррозии высоколегированных сталей при испытаниях в стандартном растворе длительностью 144 ч. j. Образование карбидов хрома и появление склонности к межкристаллитной коррозии может произойти как у нержавеющих, так и у жаропрочных сталей, часто модифицированных молибденом или другими элементами. Образование карбидов хрома у последних менее выражено, часто бывает завуалировано образованием других фаз (главным образом при большом содержании молибдена) и в большинстве случаев ограничено только температурой - 650 С. Однако положение области появления межкристаллитной коррозии на диаграмме температура - время сенсибилизации определяется не только скоростью образования комплексных карбидов хрома, но и специальных карбидов, так как в большинстве случаев жаропрочные стали бывают стабилизированы.
Влияние содержания углерода на чувствительность хро. моникелевой аустенитной стали к межкристаллитной коррозии, выявленную кипячением в растворе медного купороса и серной кислоты в течение 100 ч после отжига 1000 ч (по Бецну. Выпадение карбидов хрома происходит преимущественно по границам зерен. Карбиды хрома, которые выделяются по границам зерен аустенита, сами по себе не обладают повышенной травимостью, но, поскольку они значительно богаче хромом (до 90 %), чем металлическая основа, их образование связано с собирательной диффузией хрома из близлежащих зон. Эти зоны, которые соответствуют границам зерен, обедняются хромом н перестают быть стойкими протии воздействия определенных агрессивных сред.
Выпадение карбидов хрома начинается при температурах выше 380 С. Однако при отсутствии агрессивной среды пограничные участки зерен металла не разрушаются, вследствие чего компенсаторы выдерживают значительные нагрузки.
Появление карбидов хрома и железа на границах зерен вместо карбидов титана или ниобия и обеднение пограничных зон аусте-нитных зерен хромом в соответствии с так называемой теорией обеднения приводят к появлению склонности к межкристаллит-ной коррозии. Появление карбидов хрома и железа на границах зерен аустенита вместо карбидов титана или ниобия приводит к разупрочнению границ зерен и создает потенциальные возможности для локального разрушения.
Образование карбидов хрома при нагреве в холоднодеформи-рованном материале происходит более равномерно, чем в недеформированной стали, и не только по границам зерен, но и по плоскостям деформации. В результате этого холоднодеформирован-ная сталь 18 - 8 приобретает меньшую склонность к межкристаллит-ной коррозии, чем недеформированная сталь, однако полного иммунитета против этого вида коррозии сталь не приобретает.
Количество карбидов хрома после стабилизирующего отжига определяется разностью между исходным содержанием углерода в стали и пределом растворимости углерода в аустените при. Далее сталь ведет себя как стабилизированная с содержанием углерода, равным указанному пределу растворимости, при условии, что температура нагрева в эксплуатации ниже, чем при стабилизирующем отжиге.
Образование карбидов хрома, обусловленное фазовыми превращениями, происходящими при нагревании или охлаждении стали, протекает на границах зерен. Это приводит к ослаблению связи между зернами и к обеднению пограничных зон хромом до такого содержания, при котором теряется присущая стали коррозионная стойкость; агрессивная среда начинает проникать в глубь металла, в результате чего возникает межкристаллитная коррозия.
Образование карбида хрома в нержавеющих сталях типа 18 - 8 соответствует появлению чувствительности металла к межкристаллитной коррозии. Аналогичные исследования несколько раньше были проведены Мала и Нильсеном и Кинцелем , которые наблюдали под электронным микроскопом образования, выделенные методом электролитического изолирования. Этим методом исследования авторы не смогли выяснить происхождение (меж - или в-нутрикристаллитное) образования; оно было уточнено авторами настоящей статьи благодаря микрофрактографии.
Образование карбидов хрома на границе зерен аустенита происходит в тот момент, когда имеется необходимое количество углерода и хрома, продиффундпроваеших к периферии зерна. При температурах, соответствующих области выпадения карбидов, хром обладает значительно меньшей скоростью диффузии, чем углерод, и к моменту образования карбидов необходимое количество хрома не успевает продиффундировать со всего объема зерна к границе. Это приводит к тому, что в результате образование карбидов происходит за счет обеднения хромом поверхности соседних зерен. Обедненная хромом поверхность зерен будет содержать уже не 18 % хрома, как это требуется для хорошей коррозионной стойкости, а значительно меньше, снижаясь до 12 % и ниже.
Образование карбидов хрома Сг23Св в результате высокого отпуска стали и обеднения твердого раствора у хромом приводит к значительному повышению точки МИ. Стабильность аустенита повышается и с увеличением содержания в стали никеля: температура М при этом снижается до - 196 С и ниже.
Образование карбидов хрома, обусловленное фазовыми превращениями, происходящими при нагреве или охлаждении стали, протекает на границах зерен.
Образованию карбидов хрома способствует непосредственное химическое взаимодействие хрома с углеродом. Повышенное содержание углерода в покрываемом металле создает лучшие условия для образования карбидных зон в диффузионном хромовом покрытии.
Влияние содержания углерода в хроыоникелевой стали на глубину проникновения межкристаллитной корразии (после 1000 часов нагревания и 100 часов кипячения в растворе медного купороса, содержащем серную кислоту. Образование карбидов хрома возможно только при содержании в стали больше 0 02 % углерода. Чем выше содержание углерода в стали, тем более вероятна межкристаллитная коррозия.
Имеются также карбиды хрома и марганца.
Строение молекулы Сг (СО0 / С НЛ. С; карбиды хрома, молибдена, вольфрама очень твердые, кислотоупорные, устойчивы к окислению.
В стали карбиды хрома могут растворяться сравнительно легко.
Если выделяются карбиды хрома, то они располагаются по границам зерен стали, причем пограничные слои зерен обедняются хромом и теряют коррозионную стойкость. При действии на металл агрессивной среды пограничные слои зерен разрушаются и связь между зернами исчезает.
Высокая стойкость карбида хрома против эрозии, а также против действия минеральных и органических кислот и растворов щелочей позволяет изготавливать из него различные изделия, подверженные абразивному и химическому воздействию. Дроссельные пары из карбидо-хромового сплава, работающие на дросселировании медно-аммиачного раствора, органических продуктов, эмульсии и жидкостей, содержащих абразивные частицы при перепаде давлений 200 - 300 кГ / см, имеют срок службы в 10 раз больший, чем дроссельные пары из высококачественных сталей.
С выделением карбидов хрома, которое предшествует образованию а-фазы.
Такие свойства карбида хрома, как высокая твердость при комнатных и высоких температурах, весьма высокое сопротивление окислению, стойкость против абразивного износа и коррозии, обеспечили широкое применение карбидов хром.
Высокая стойкость карбида хрома против эрозии, а также против действия минеральных и органических кислот и растворов щелочей позволяет изготавливать из него различные изделия, подверженные абразивному и химическому воздействию. Дроссельные пары из карбидо-хромового сплава, работающие на дросселировании медно-аммиачного раствора, органических продуктов, эмульсии и жидкостей, содержащих абразивные частицы при перепаде давлений 200 - 300 кГ / смг, имеют срок службы в 10 раз больший, чем дроссельные пары из высококачественных сталей.
Для разделения карбида хрома и бериллида был использован дифференцированный метод отделения кубического карбида хрома от других карбидов 3, основанный на пассивировании карбида хрома перекисью водорода в присутствии соляной кислоты с переводом других карбидов в раствор.
Коррозионная стойкость компактных образцов карбидов хрома.
Коррозионная стойкость карбидов хрома высока в окислительных средах (табл. 4), обеспечивающих установление фкор в пассивной области.