Akademska digitalna zbirka SLovenije - logo
ALL libraries (COBIB.SI union bibliographic/catalogue database)
  • Mehanizem degradacije dušikovega nerjavnega jekla v kombinaciji napetostne in erozivne korozije : doktorska disertacija
    Rotnik, Uroš
    To delo se opira na tezo, da se vpliv dušika v nerjavnih jeklih manifestira na kemične procese in trdnostni nivo matrice pred konico razpoke, kjer je prisotna elastoplastična deformacija matrice. ... Izkušnje iz prakse pa kažejo, da ima dušik vpliv tudi na splošno korozijsko odpornost. Toda v pogojih napetostno korozijskega pokanja, ki je podprto še z erozivno korozijo, se prepletajo procesi, ki v začetni fazi lahko potekajo le na vmesni površini med kovino in korozivnim medijem, to je v elektrokemičnem dvosloju, z nastankom korozijskih jamic, ki predstavljajo inicialna mesta za razvoj napetostno korozijske razpoke, pa se tovrstna problematika preseli na dogajanja v jamicah in razpoki. Takšni dogodki so posledica specifičnih elektrokemičnih reakcij na teh lokacijah, kinetika teh procesov pa je odvisna od substitucijsko (Cr, Ni, Mo...) in intersticijsko (N, C raztopljenih legirnih elementov v avstenitni ali dupleksni, avstenitno - feritni fazi, od mikrostrukture, možnosti iniciacije in rasti korozijskih jamic do kritične velikosti, ki omogoča razvoj razpoke, in nenazadnje, od procesov repasivacije iniciranih poškodb. Nove generacije nerjavnih jekel, ki so legirana z dušikom, lahko predstavljajo ključ za tovrstne izzive, zato je v tem delu problematika napetostne korozije v kombinaciji z erozivno korozijo vezana na avstenitno, z dušikom legirano nerjavno jeklo Cronifer 1925 hMo (delež dušika je 0,22 mas. %). Za potrditev določenih predpostavk je bila vključena še dupleksna, z dušikom obogatena nerjavna litina FeCr22Ni7M03N, pri kateri znaša delež dušika 0,2 masna odstotka. V tem raziskovalnem delu lahko izpostavimo naslednje ugotovitve: Ekvivalent odpornosti proti jamičenju je za dušikovo jeklo Cronifer 1925 hMo povsem v bližini visoko legiranih zlitin, to pa pomeni, da je to jeklo trdno zasidrano v področju, kjer imajo te vrste materiali dobro odpornost proti jamičasti koroziji. Toda bolj kot ekvivalent odpornosti proti jamičenju, je pomembna kritična temperatura jamičenja. S pomočjo galvanostatske anodne polarizacije smo definirali to temperaturo jamičenja. Dušik izrazito dviguje kritično temperaturo jamičenja Cronifer 1925hMo jekla. Ta je ob boku visoko legirani zlitini Nicrofer 6020 hMo. Primerjalno AISI 316L jeklo pa ima neprimerno nižjo kritično temperaturo jamičenja. Aktivacijska energija, ki je potrebna za nastanek jamic (iz jamic se razvijejo napetostno korozijske razpoke), je za dušikovo jeklo zelo visoka in znaša 726 kJ mori. To pomeni, da dušik sodeluje pri formiranju stabilnih pasivnih filmov, toda kasnejše raziskave so pokazale, da dejansko kreirajo korozijske procese NH/ ioni. Študij elektrokemičnih korozijskih procesov v korozijski jamici (ti procesi so enaki tudi v napetostno korozijski razpoki) kaže, da dušik dviguje pH vrednost elektrolita znotraj jamice. Takšni procesi so možni z reakcijo N3- ionov na površini kovine, s H+ ioni iz medija, ob tvorbi NH/, kar omogoča hitro pasivacijo ali repasivacijo korozijskih poškodb v pasivni plasti. NH4 + ioni odbijajo H+ ione iz elektrodnih površin, N3- ionipa Cl- ione, ki so najpomembnejša komponenta v agresivnem kloridnem mediju. S tem je bilo oteženo ali celo preprečeno nastajanje topnih in agresivnih soli kloridov, ki predstavljajo izvor kislosti na elektrodnih površinah. V elektrokemičnem dvosloju smo predstavili delovanje dušika oziroma N3- ionov na razmere v dvosloju in na procese polarizacije korozijskih reakcij, ki so nedvomno posledica delovanja dušika. Študij erozivne korozije dupleksne avstenitno - feritne nerjavne jeklene litine razkriva, da dušik omogoča hitro repasivacijo poškodovaninih mest v pogojih dinamičnega fluida, ki s svojimi trdnimi delci bombandira površinsko plast litine. Podobno se obnaša tudi Cronifer 1925 hMo jeklo. Deformacijsko utrjanje zelo tankega površinskega sloja, ki je posledica nastanka dvojčične strukture in dislokacijskega gozda ter tvorba NH4 + ionov, predstavlja kombinacijo, ki izrazito dviguje prag občutljivosti litin in jekel z dušikom proti tradicionalno neugodni degradaciji korozija - erozija. Raziskave vpliva dušika na lomno žilavost z asistenco korozivnega medija, dopolnjujejo rezultate raziskav napetostne korozije. Z deformacijskim utrjanjem avstenitne matrice pred konico utrujenostne razpoke in zaradi elektrokemičnega delovanja amonijevih ionov v sami razpoki, dosega Cronifer 1925 hMo jeklo neprimerno višji mejni faktor intenzitete napetosti kot AISI 316L jeklo, ali Nicrofer 412L hMo jeklo. Zaradi tega pa se pomika hitrost rasti inicirane mikrorazpoke v dušikovem nerjavnem jeklu proti vrednostim, ki so manjše od 1'10-10 ms-J. Ugotovili smo, da ima dušik velik pozitiven. učinek na procese napetostne korozije. Podaljšuje čas iniciacije jamice in zavira njeno rast do tiste kritične velikosti, pri kateri se inicira transkristaina napetostno korozijska mikrorazpoka. V sekundarnem področju korozijske krivulje raztezanja razpoka raste s hitrostjo okoli 1'10-10 ms-J , kar predstavlja po kriteriju raziskovalcev v svetu, mejno vrednost rasti razpoke, pod katero razpoka ne bo napredovala. Pri Cronifer 1925 hMo jeklu je bilo to doseženo z deformacijskim dvojčenjem v elastoplastični coni tik pred konico razpoke, z nastajanjem dislokacij oziroma dislokacijskega gozda v tem področju in medsebojnim trenjem dislokacij, katere intersticijsko raztopljeni dušik uspešno sidra. Dušik, ki znižuje energijo napake zloga, sicer posredno omogoča drsenje po drsni ravnini (111), toda posledica tega je utrjanje matrice in njenih kristalnih mej. To pomeni, da se pred konico razpoke povečuje trdnostni nivo, skozi tako utrjeni material pa težje nastaja mehanski zdrs, ki je potreben za napetostno korozijski proces. Sumarno lahko zaključimo, da dušik v nerjavnih jeklih in nerjavnih jeklenih litinah dviguje odpornost proti različnim oblikam degradacije, torej tudi proti tisti, ki je kombinacija napetostne in erozivne korozije, ta pa je v tej nalogi osrednji problem.
    Type of material - dissertation ; adult, serious
    Publication and manufacture - Maribor : [U. Rotnik], 2005
    Language - slovenian
    COBISS.SI-ID - 9900566

Library/institution City Acronym For loan Other holdings
Library of Technical Faculties, Maribor Maribor KTFMB reading room 1 cop.
National and University Library, Ljubljana Ljubljana NUK reading room 1 cop.
University of Maribor Library Maribor UKM reading room 1 cop.
loading ...
loading ...
loading ...

Shelf entry