Влияние примесей на свойства медно-никелевых сплавов
Коррозионное поведение медно-никелевых сплавов
Термодинамическое моделирование свойств твёрдых металлических растворов
Моделирование термодинамических свойств системы Cu – Ni
Энергетические параметры обобщённой теории «регулярных» растворов для систем Cu – Fe, Cu – Mn, Ni – Fe, Ni – Mn, Fe – Mn
Экспериментальная часть
Навигация
Влияние примесей на свойства медно-никелевых сплавов
Термодинамика химической и электрохимической устойчивости медно-никелевых сплавов
56351
знак
25
таблиц
13
изображений
1.1.2 Влияние примесей на свойства медно-никелевых сплавов
Добавки других элементов в медно-никелевые сплавы в качестве легирующих компонентов или их присутствие в качестве примесей существенно влияет на механические, технологические и физико-химические свойства этих сплавов.
Алюминий значительно растворяется, как в меди, так и в никеле. Его часто добавляют в сплавы как раскислитель и дегазатор. Добавки алюминия несколько увеличивают прочность и пластичность, но не влияют на электропроводность и термоэдс. Также они понижают температуру магнитных превращений.
Железо значительно облегчает процессы обработки сплавов, однако значительно понижает их жаропрочность и термоэдс. Поэтому примеси железа в термоэлектродных сплавах и сплавах сопротивления нежелательны. Однако добавки железа к мельхиорам повышают их стойкость против ударной коррозии.
Кремний ограниченно растворим как в никеле, так и в меди и иногда применяется в качестве раскислителя. Кремний снижает пластичность сплавов, вызывая брак по трещинам при обработке давлением. На термоэлектродные сплавы кремний влияет отрицательно, и его содержание не должно превышать 0,002%. В сплавах сопротивления кремния может быть не больше 0,1%.
Марганец положительно влияет на механические свойства и жаростойкость медно-никелевых сплавов. Кроме того, марганец является хорошим раскислителем, он парализует вредное влияние серы. Полезно добавлять марганец в мельхиоры, так как он устраняет хрупкость сплавов после отжига при наличии в них углерода.
Магний иногда применяется в качестве раскислителя и дегазатора. Также он парализует вредное влияние серы.
Цинк является одним из основных компонентов в нейзильберах. Однако он является вредной примесью в термоэлектродных сплавах и сплавах сопротивления из-за того, что легко испаряется.
Хром растворим в никеле в твёрдом состоянии, причём при нагревании растворимость повышается. Хром повышает электросопротивление и жаростойкость.
Сера является очень вредной примесью. При затвердевании её соединения с никелем выделяются по границам кристаллитов, придавая сплаву хрупкость. При содержании серы 0,01% сплавы легко разрушаются при обработке давлением. Вредное действие серы можно нейтрализовать, вводя в сплавы марганец, магний или литий.
Кислород также отрицательно влияет на медно-никелевые сплавы. Сплавы, содержащие кислород склонны к «водородной болезни». Кроме того, он придаёт сплавам хрупкость.
Углерод ничтожно мало растворим в медно-никелевых сплавах. При содержании никеля 30% растворимость углерода составляет всего лишь 0,045%. При содержании углерода выше предела растворимости, он выделяется в виде графита по границам кристаллитов, что способствует быстрому разрушению готовых изделий от интеркристаллитной коррозии.
Висмут и свинец – вредные примеси. При их содержании более 0,002% сплавы легко разрушаются при горячей обработки давлением. Свинец вводится лишь в нейзильбер МНЦС16–29–1,8 для улучшения его обрабатываемости резанием. Но этот сплав можно обрабатывать давлением только в холодном состоянии.
Сурьма и мышьяк – вредные примеси. Они резко ухудшают обрабатываемость сплавов давлением.
Фосфор и кадмий – вредные примеси, так как они резко снижают механические, физические и технологические свойства сплавов.
Добавки кальция, бора и циркония в количестве до 0,05 – 0,1% несколько увеличивают пластичность [1].
1.1.3 Характеристики мельхиоров МН19 и МНЖМц30–1–1
Мельхиор МН19 отличается высокой коррозионной стойкостью, высокими механическими свойствами, хорошо обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии. Листы и ленты из МН19 применяют для изготовления разменной монеты, медицинского инструмента, сеток, деталей в точной механике и химической промышленности, а так же для производства изделий широкого потребления.
Мельхиор МНЖМц30–1–1 обладает хорошими механическими свойствами, удовлетворительно обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии. Отличительной особенностью МНЖМц30–1–1 является его высокая коррозионная стойкость в пресной и морской воде и в парах воды. Поэтому он широко применяется в морском судостроении, главным образом, для изготовления конденсаторных труб, работающих в тяжёлых условиях при повышенных скоростях воды, давлениях и температурах, где медные и латунные трубы неприемлемы.
МНЖМц30–1–1 наиболее стоек (из всех известных сплавов) против ударной (струевой) коррозии. Однако даже он может разрушаться при очень больших скоростях воды (более 2 м/с) или в присутствии пузырьков воздуха или СО2.
Мельхиоры быстро корродируют в минеральных кислотах (особенно, в азотной), но незначительно – в органических. Мельхиоры стойки к атмосферной коррозии, сухие газы (галогены) также не действуют на них при комнатной температуре.
Щёлочи и щелочные растворы солей и органических соединений (CCl4, CHCl3) очень незначительно влияют на мельхиоры, однако в растворах аммиака и солей аммония скорость их коррозии возрастает.
В расплавленных металлах (Sn, Pb, Zn, Al, припои) мельхиоры быстро разрушаются.
Химический состав мельхиоров МН19 и МНЖМц30–1–1 по ГОСТ 492–73 представлен в табл. 1.3. Механические, физические и технологические свойства мельхиоров представлены в табл. 1.4. Скорости коррозии мельхиоров в различных средах приведены в табл. 1.5 [1].
Табл. 1.3. Химический состав мельхиоров МН19 и МНЖМц30–1–1 (по ГОСТ 492–73)
| Химический состав | Марка мельхиора | ||
| МН19 | МНЖМц30–1–1 | ||
| Компоненты, % | Cu | Ост. | Ост. |
| Ni | 18,0 – 20,0 | 29,0 – 33,0 | |
| Fe | - | 0,5 – 1,0 | |
| Mn | - | 0,5 – 1,0 | |
| Примеси, %, не более | Si | 0,15 | 0,15 |
| Mg | 0,01 | - | |
| Mn | 0,01 | - | |
| Fe | 0,3 | - | |
| Pb | 0,005 | 0,05 | |
| S | 0,01 | 0,01 | |
| C | 0,05 | 0,05 | |
| P | 0,010 | 0,006 | |
| Bi | 0,002 | - | |
| As | 0,010 | - | |
| Sb | 0,005 | - | |
| Всего | 0,6 | 0,4 | |
Табл. 1.4. Механические, физические и технологические свойства мельхиоров МН19 и МНЖМц30–1–1
| Свойство или характеристика | Марка мельхиора | |||
| МН19 | МНЖМц 30–1–1 | |||
| Температура плавления, оС: | ||||
| ликвидус | 1190 | 1230 | ||
| солидус | 1130 | 1170 | ||
| Плотность, | 8,9 | 8,9 | ||
| Теплопроводность, при температуре, оС: | ||||
| 20 | 0,092 | 0,089 | ||
| 200 | - | 0,088 | ||
| Температурный коэффициент теплопроводности при 20 – 200оС | 0,0028 | 0,00156 | ||
| Коэффициент линейного расширения при 25 – 300оС |
|
| ||
| Удельное электросопротивление, | 0,287 | 0,42 | ||
| Температурный коэффициент электросопротивления | 0,0002 | 0,0012 | ||
| Предел прочности при растяжении | ||||
| твёрдый | 80 | - | ||
| мягкий | 40 | 39 | ||
| Относительное удлинение | ||||
| мягкий | 35 | 23 – 28 | ||
| твёрдый | 5 | 4 – 9 | ||
| Относительное сужение | 76 | 50 | ||
| Твёрдость НВ, | ||||
| мягкий | 70 | 60 – 70 | ||
| твёрдый | 128 | 100 | ||
| Температура, оС: | ||||
| литья | 1280–1300 | 1330–1350 | ||
| горячей прессовки | 980 – 1030 | 900 – 960 | ||
| отжига | 600 – 780 | 780 – 810 | ||
| рекристаллизации | 420 | 450 | ||
| Травитель | 10 – 15% p-p H2SO4 | |||
:
:
:Табл. 1.5. Скорости коррозии мельхиоров МН19 и МНЖМц30–1–1 в различных средах (скорость коррозии указана в мм/год для сред, помеченных * и в мм/сутки для сред, помеченных **)
| Среда и температура, оС | Скорость коррозии | ||
| МН19 | МНЖМц 30–1–1 | ||
| Атмосфера промышленных районов* | - | 0,0022 | 0,002 |
| Атмосфера морская* | - | 0,001 | 0,0011 |
| Атмосфера сельская* | - | 0,00035 | 0,00035 |
| Пресная вода* | - | 0,03 | 0,03 |
| Морская вода* | - | - | 0,03–0,13 |
| Паровой конденсат* | - | 0,1 | 0,08 |
| То же, с 30% СО2* | - | - | 0,3 |
| Водяной пар* | - | - | 0,0025 |
| HNO3, 50%** | - | - | 6,4 |
| HCl, 2 н.** | 25 | - | 2,3 – 7,6 |
| HCl, 1%** | 25 | 0,3 | - |
| HCl, 10%** | 25 | 0,8 | - |
| H2SO4, 10%** | - | 0,1 | 0,08 |
| H2SO3, нас.** | - | 2,6 | 2,5 |
| HF, 38%** | 110 | 0,9 | 0,9 |
| HF, 98%** | 30 | 0,05 | 0,05 |
| HF, безводный** | - | 0,13 | 0,008 |
| H3PO4, 8%** | 20 | 0,58 | 0,5 |
| CH3COOH, 8%** | 20 | 0,028 | 0,025 |
| Лимонная кислота, 5%** | - | 0,02 | - |
| Молочная кислота, 5%** | - | 0,023 | - |
| Винная кислота, 5%** | - | 0,019 | - |
| Жирные кислоты, 60%** | 100 | 0,066 | 0,06 |
| NH3, 7%** | 30 | 0,5 | 0,25 |
| NaOH, 10 – 50%** | 100 | 0,13 | 0,005 |
Похожие работы
... устойчивость металлов и сплавов определяется их стойкостью к коррозии в водной среде. Лучшим способом представления термодинамической информации о химической и электрохимической устойчивости металлических систем в водных растворах являются диаграммы рН-потенциал. Впервые такие диаграммы в системе элемент-вода для чистых металлов при температуре 250С были построены Марселем Пурбе и использованы им ...
... при больших значениях пленки получаются несплошные, легко отделяющиеся от поверхности металла (железная окалина) в результате возникающих внутренних напряжений. Поведение титана и его сплавов в различных агрессивных средах Реакции титана со многими элементами происходят только при высоких температурах. При обычных температурах химическая активность титана чрезвычайно мала и он практически ...
... обратимых потенциалов кислородного электрода при различных рН среды и Р P (атм) V ,B, при рН среды рН=0 рН=7 рН=14 0,21 +1,218 +0,805 +0,381 1 +1,229 +0,815 +0,400 Коррозия металла с кислородной деполяризацией в большинстве практических случаев происходит в электролитах, соприкасающихся с атмосферой, парциальное давление кислорода в которой ...
... с кислородом, восстановлением - отнятие кислорода. С введением в химию электронных представлений понятие окислительно-восстановительных реакций было распространено на реакции, в которых кислород не участвует. В неорганической химии окислительно-восстановительные реакции (ОВР) формально могут рассматриваться как перемещение электронов от атома одного реагента (восстановителя) к атому другого ( ...
0 комментариев