Межкристаллитная коррозия (МКК)

Межкристаллитная коррозия высокохромистой стали обусловлена выделением при повышенных температурах по границам зерен карбидов типа (Сr,Me)₂₃С₆ или Сr₂₃С₆. Эти карбиды образуются вследствие диффузии углерода из всего объема зерна, а хрома — только с приграничных областей (рис. 1.). Углерод перемещается по межузельному механизму диффузии (по механизму внедрения), который по сравнению с перемещением атомов по механизму замещения характеризуется высокой подвижностью. Это приводит к снижению содержания хрома в приграничных областях ниже его критической концентрации 12–14 % и скачкообразному падению электродного потенциала с +0,2 до –0,6 В (рис. 1.). Границы зерен становятся анодом по отношению к металлу внутри зерен.

Рис.1. Схема формирования межкристаллической коррозии высокохромистой стали (стрелками указаны зоны диффузии хрома и углерода):
1 — распределение хрома в граничной области;
2 – граница зерен;
А — анодная зона;
К — катодная зона

Эффективным средством,подавляющим межкристаллитную коррозию высокохромистых сталей, является максимальное снижение содержания углерода и введение в сталь таких сильных карбидообразующих элементов, как титан или ниобий, обладающих бльшим сродством к углероду, чем хром.

При одновременном действии коррозионной среды и нагрузки или остаточных напряжений возникает коррозия под напряжением, проявляющаяся в виде коррозионного растрескивания или сетки трещин. Места концентрации напряжений имеют более низкий электродный потенциал и приобретают характер анодных участков.

Из жизненных ситуаций известно, что в поврежденных местах кузовов автомобилей, а также в местах деформаций, обведенных пунктиром на рис. 3, продукты коррозии появляются чаще всего. Высокие остаточные напряжения являются причиной ускоренной коррозии сварных швов, околошовной зоны, болтовых, заклепочных и других соединений.

Большое влияние на процесс коррозии в водных средах оказывает растворенный в жидкости кислород. При достаточном содержании кислорода на поверхности образуется защитная оксидная пленка, повышающая электродный потенциал металла. Наиболее опасные анодные зоны создаются в местах плохой аэрации, где затруднен доступ кислорода из воздуха. Хорошо известно, что та часть стальной плиты, которая находилась под слоем песка, корродирует в большей степени по сравнению с той частью, которая оставалась под непосредственным влиянием атмосферы. Стальные гвозди в старых деревянных конструкциях разрушаются гораздо быстрее, чем их головки, расположенные снаружи. Аналогичное явление наблюдается в щелях замкнутых профилей (пример — пороги автомобилей), на стыке листов, на резьбовой поверхности в болтовых соединениях, на грязной поверхности и т. д. Примеры таких случаев представлены на рис. 4.

Рис. 2. Влияние содержания хрома на изменение электрохимического потенциала стали

Рис. 3. Коррозионные пары, образовавшиеся
в результате деформации:
а) согнутый пруток; б) соединение листов

Внутренние напряжения сами по себе не вызывают коррозии. Интенсифицируя это явление, они становятся инициаторами анодного процесса. Неоднородность внутренней структуры материала способствует коррозии. Коррозионные явления усиливаются при наложении анодной напряженности на структурную.

Рис. 4. Коррозионные пары, образовавшиеся при загрязнении поверхности стального листа (а), в устье трещины (б), в щели замкнутого профиля (в)