مقدمه:
- مثال هایی از خوردگی:
- تعریف:
جامع ترین تعریف خوردگی، تخریب مواد در اثر واکنش با محیط اطراف است. از لحاظ کاربردی، کلمه مواد به کلیه اجزاء ماشین ها، تجهیزات فرایندها و سایر محصولات اطلاق می شود که شامل فلزات، پلیمرها و سرامیک ها می باشد و محیط ها نیز مایع یا گاز می باشند گرچه تحت شرایط خاصی واکنش های جامد- جامد نیز ممکن است ایجاد خوردگی کند. در زیر مثال های برای درک بهتر از فرایند خوردگی آمده است که ابتدا رایج ترین موارد و سپس مواردی که خاص تر می باشد ذکر شده است.
- زنگ زدن فولادها در آب یا هوای مرطوب یا محیط های اسیدی مانند تانک ها و لوله های آب، اتومبیل و سازه های فولادی
- خوردگی آلیاژهای پایه آهن در فرایندهای شیمیایی
- خوردگی پره های توربین در توربین های گازی در اثر گازهای داغ ناشی از احتراق
- خوردگی آلیاژهای پایه آهن توسط فلزات مایع
- SCC و حفره دار شدن فولاد زنگ نزن در آب دریا
- مکانیزم های خوردگی:
از آن جا که تعریف خوردگی بسیار وسیع است تعداد مکانیزم های آن گسترده است یکی از مکانیزم های رایج خوردگی، انتقال آن، مولکولی یا یونی است که در فصل مشترک ماده رخ می دهد. این انتقال ها شامل چند مرحله است و کندترین مرحله ها کنترل کننده سرعت نهایی این واکنش ها است. البته در مورد خوردگی این سرعت باید حتی الامکان کم باشد. زیرا این فرایندها را نمی توان مستقیما در مقیاس اتمی مشاهده کرد و لازم است تا مکانیزم های احتمالی را اندازه گیری و مشاهدات غیر مستقیم را به دست آورد. هنگامی که خوردگی الکتروشیمیایی رخ می دهد می توان مکانیزم ها را با اندازه گیری جریان و پتانسیل الکتریکی به دست آورد. از آن جایی که خوردگی الکتروشیمیایی شامل آزاد شدن یون ها در محیط و حرکت الکترون ها در ماده است این مکانیزم تنها در صورتی می تواند رخ دهد که محیط حاوی یون ها و موادی باشد که حاوی الکترون هستند. از مهم ترین موارد مکانیزم الکتروشیمیایی، خوردگی ساده فلزات در محیط های آبی است که اتم ها از سطح فلز به صورت یون وارد محلول می شوند و الکترون ها از طریق فلز به جایی که توسط ذرات در تماس با فلز مصرف می شود منتقل می شوند و به این ترتیب روند واکنش حفظ می شود. خوردگی در اثر حمله مستقیم شیمیایی، اغلب موجب انتقال مواد به محیط می شود حمله مستقیم فیزیکی، غالبا نتیجه اثر مکانیکی محیط است و می تواند فیلم های محافظ را از سطح بر دارد و آن را تخریب کند و یا در اثر نیروهای موضعی شدید منجر به متلاشی شدن ماده شود.
- اهمیت تشکیل محصولات جامد خوردگی:تسریع خوردگی و در تطبل آن ایجاد لایپاسیو:
تشکیل محصولات جامد خوردگی می تواند عامل مهمی در کنترل خوردگی باشد این محصولات زمانی تشکیل می شوند که غلظت یون های فلز وارد شده به محلول به مقداری بحرانی برسد و موجب رسوب ذراتی در محیط شود. از آن جا که غلظت یون فلزی در محلی که این انتقال از فصل مشترک فلز- محلول روی می دهد دارای بیشترین سزان رشته رسوب در مجاورت یا روی سطح فلز تمایل به تشکیل دارد. هیدروکسیدها، اکسیدها یا مخلوطی پیچیده از این مواد رایج ترین محصولات جامد خوردگی است.
اگر رسوب به سطح نچسبد قابلیت انحلال آن خیلی کم باشد و فرایند رسوب باعث می شود که غلظت یون فلز، کم شود و سرعت خوردگی بالا رود زیرا یون های فلزی به طور مداوم از محلول حذف می شوند و برای جبران این حذف نیروی محرکه ای جهت انتقال یون از فلز به محلول ایجاد می شود.
علیرغم حالت فوق، رسوباتی که به شکل فیلم های پیوسته و غیر متخلف به سطح فلز می چسبد موجب کاهش شدید سرعت خوردگی می شوند زیرا در این حالت نفوذ کند یون ها از میان فیلم ها، مکانیزم کنترل کننده ی سرعت خوردگی است. حال اگر فیلم محافظ، هادی الکتریکی ضعیفی باشد آنگاه واکنش اکسید اسیون یا خوردگی به تعویض می افتد زیرا رسیدن الکترون ها به فصل مشترک محلول برای انجام واکنش کاتدی، به سختی انجام می شود. سرعت خوردگی فلزاتی که محصولات خوردگی آن ها تشکیل فیلم های محافظ می دهد به مقدار زیادی و گاهی تا چند صد برابر کاهش می یابد. این فیلم ها در شرایط اکسید کننده بحرانی تشکیل می شوند در این حالت گفته می شود فلز روئین شده است و همان طور که انتظار می رود یا افزایش خواص خورندگی محیط به جای آن که فعال تر شود. غیر فعال و پسیو می شود. سرعت خوردگی به صورت تابعی از قدرت اکسید کفندگی است. شکل و موقعیت منحنی بستگی به فلز پا آلیاژ و عوامل محیطی از جمله ی PH، دما و حضور برخی از آنیون های غیر اکسید کننده به ویژه یون کلرایو دارد بدیهی است فلز یا آلیاژ مورد نظر باید توانایی تشکیل فیلم محافظ پسیو را در محیط مورد استفاده داشته باشد. همچنین بایستی شرایط محیطی به گونه ای تنظیم شود که شرایط اکسید کنندگی لازم برای تشکیل فیلم محافظ پسیو روی سطح فلز ایجاد شود.
بعضی از مواد در بعضی از محیط ها، قادر به تشکیل فیلم پسیو برای حفاظت در برابر خوردگی نمی باشند. دراین حالت با افزایش قدرت اکسید کنندگی محیط سرعت خوردگی به طور مداوم افزایش می یابد و استفاده رضایت بخش از این مواد بستگی به پایین نگه داشتن شرایط اکسید کنندگی به منظور پایین آوردن سرعت خوردگی تا حد مورد قبول دارد. آهن در اکثر محیط صاپسیو نمی شود و در نتیجه زمانی بیشترین کارایی را دارد که حتی الامکان قدرت اکسید کنندگی محیط به عنوان مثال با هوازدگی پایین آورده شود. تعداد زیادی از آلیاژهای صنعتی نیازمند شرایط اکسید کنندگی کافی هستند تا فیلم پسیو محافظ روی آنها ایجاد شود. از جمله آلیاژها شامل فولادهای زنگ نزن است. نمودار زیر نشان دهنده تأثیرافزایش قدرت اکسیدکنندگی محیط روی خوردگی یک آلیاژ اکتیوپسیو فولاد زنگ نزن است.
شکل 1: نمایش شماتیک تأثیر افزایش قدرت اکسیدکنندگی محیط روی خوردگی آلیاژ اکتیو – پسیو فولاد زنگ نزن با افزایش مقادیر در محور افقی این نمودار موارد زیر را داریم.
1- افزایش قدرت اکسیداسیون واکنش دهنده کاتری
2- افزایش پتانسیل نسبی فلز در محلول
مطالبات قبلی اهمیت این فیلم های محافظ را نشان دهد ولی با این حال گاهی موارد این فیلم های محافظ نیز دچار تخریب و خوردگی شده و فلز پایه دچار آسیب می شود یکی از فلزات که کاربرد بسیار زیادی دارد و شرایط فیلم محافظ را نیز بر روی سطح خود دارد فولادهای زنگ نزن است. فولادهای زنگ نزن پر استفاده ترین فلزات مورد استفاده در صنعت هستند. یکی از مواد شیمیایی که لایه محافظ را تخریب می کند کلر و یون های کلراید است. کلر در فولادهای زنگ نزن درون شیارها نفوذ کرده و باعث تخریب فیلم های محافظ سطحی در فولادهای زنگ نزن می شود در ادامه به تشریح کامل این موضوع و اهمیت فیلم های محافظ سطحی می پردازیم.
خوردگی فلزات و آلیاژهای اکتیو – پاسیو
هنگامی که منحنی پلاریزاسیون آندی تا پنانسیل بالا اندازه گیری و رسم می شود روابط متفاوتی، و بسته به نوع الکترود و محیط آلی مابین پتانسیل آزاد الکترود با زمان بعد از آن که پتانسیل به بالاترین مقدار می رسد در حوالی کاهش سریعی در دانسیته جریان مشاهده می شود که به تشکیل فیلم اکسید آهن مربوط می شود و به دنبال آن دانسیته جریان ثابت می ماند که مقدار آن ده ها برابر کمتر از بیشترین دانسیته جریان در پتانسیلی کمی پایین تر است. در پتانسیل های بالا، دانسیته جریان افزایش یافته و دلیل آن تصاعد اکسیژن و تبدیل اکسید به یون های آهن 6 ظرفیتی قابل ح در محلول است. افت پتانسیل آزاد الکترود برای مدتی ثابت می ماند که مربوط به انحلال فیلم اکسیدی محافظ می شود. موادی که این رفتار پلاریزاسیون را دارنوپلسیو نامیده می شوند. پسیو شدن در محیط های خاصی رخ می دهد. مشخصه پلسیورد یک محیط در پارامتر دارد.
1- دانسیته جریان بحرانی که لازمه شروع تشکیل فیلم در محافظ در حین اسکن پتانسیل به سمت بالا فراتر رفتن از این دانسیته جریان می باشد.
2- پتانسیل پسیو که با نشان داده می شود و در آن تشکیل فیلم محافظ شروع می شود.
3- اندازه دانسیته جریان بین و از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا با این تغییر نشان دهنده موثر بودن فیلم محافظ در کاهش سرعت خوردگی در سطح است.
پیش بینی تئوری یا اندازه گیری تخریبی ترکیب شیمیایی، ضخامت، ساختار فیلم های محافظ و خوردگی آن ها بسیار مشکل است. عوامل متعدد این پیش بینی را مشکل می سازد از جمله عدم اطلاع از ترکیب شیمیایی محلول در فصل مشترک، تأثیر پتانسیل های بسیار متفاوت از پتانسیل های تعادلی روی ترکیب شیمیایی و ساختار فیلم، اثر عوامل سینتیکی روی ترکیب و ساختار فیلم موثر است.
تعیین تجربی مشخصات فیلم مشکل است زیر فیلم زمانی روی سطح فلز تشکیل می شود که درتماس با محلول باشد اگر به منظور بررسی به روش های شیمیایی اپتیکی، اشعه ایکس یا میکروسکوپ الکترونی از محلول خارج شود، دچار تغییر خواهد شد. بررسی این لایه های سطحی چه به صورت مستقیم و چه بعد از جدا کردن آنها از فلز پایه نشان داده است که معمولاً دارای ساختار اکسیدی می باشند. برای دستیابی به اطلاعات کامل تر از ساختارها بایستی مشخصات منحنی پلاریزاسیون، منحنی های افت پتانسیل و سایر اندازه گیری های الکتروشیمیایی را مورد بررسی قرار داد. یکی از مسائل پیچیده آن است که آیا حالت اولیه پسیو شدن، فقط یک تک لایه جذب شیمیایی شده از یون های اکسیژن است یا واقعاً یک لایه اکسید است. لایه ها فقط زمانی ایجاد شده که یک لایه سطحی با ضخامت یک یا چند لایه اتمی روی سطح فلز تشکیل شود که البته ممکن است با ادامه پسیو شدن لایه هایی با ضخامت صدها نانومتر نیز ایجاد شود.
لایه پاسیو در مورد آهن از لحاظ الکتریکی هادی است اما هنوز حمایت نشده است که آیا دلیل پایین بودن دانسیته جریان پسیوم ، کم بودن هدایت ویژه فیلم محافظ برای مهاجرت کاتیون ها و آنیون ها می باشد که موجب انتقال کند یون ها از میان فصل مشترک می شود یا هدایت پایین الکترون ها.
مقادیر ، و از پارامترهای مهم هستند به ویژه مقادیر کم موجب می شود تا توانایی آلیاژ برای ماندن در حالت پسیو در بسیاری از محیط های خورنده افزایش یابد.
وجود فولادها در PH های بالا باعث به وجود آمدن سه اتفاق می شود:
1) پتانسیل پسیو کاهش می یابد.
2) دانسیته جریان حالت پسیو کاهش می یابد.
3) دانسیته جریان بحرانی کاهش می یابد.
با افزایش PH و کاهش و ایجاد حالت پسیو، آسان تر و دانسیته جریان محدوده پسیو نیز کمتر می شود در نتیجه سرعت خوردگی فولاد در محیط های قلیایی به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد برای مثال پتانسیل الکتروشیمیایی آهن پسیو، بزرگتر از پتانسیل الکتروشیمیایی است حال اگر فیلم محافظ تخریب شود آنگاه مس روی فلز پایه رسوب کرده و فیلم محافظ را از بین می برد.
دانسیته جریان و جهت گیری کریستال عواملی هستند که با هم در ارتباط هستند و ساختار با ضخامت فیلم محافظ به آرایش اتم های موجود در سطح نیز حساس است.
فیلم های محافظ روی آلیاژهای فولاد زنگ نزن دارای ساختار بلوری، ضخامت پیچیده و متفاوتی هستند که وابسته به زمان نگه داشتن آلیاژ در محدوده پتانسیل پسیومی باشد فیلم های محافظ دارای ساختاری اسپیل با فرمول عمومی هستند که غلظت کروم در فیلم های محافظ متغیر است.
موضوع: خوردگی سایستی فولادهای زنگ نزن دوتایی در محلول اسید سولفوریک حاوی کلراید.
چکیده:
در اینجا سرعت خوردگی، سرعت سایش، سرعت خوردگی سایشی، تغییرات سختی ویکرز سطح سائیده شده و زمان بازیابی فیلم محافظ برای فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) در اسید سولفوریک یا محلول تعیین شده است. از میزان آسیب کلی رسیده در محلول کلراید، سایش غالب برخوردگی و خوردگلی غالب بر سایش به ترتیب حدود 4% و 70% بوده اند. میزان صدمه در غیاب یون کلراید کمتر است. بررسی بلورشناسی (مورفولوژی) ترک ها و آخال نیز مشاهده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که یون تا 3 سطح سائیده شده فلز را ترد و شکننده می کند.
کلمات کلیدی:
کلراید، سرعت خوردگی، فولادهای زنگ نزن دوتایی، شکننده، هم افزایی، سختی ویکرز، کلرید سدیم، اسید سولفوریک، سایش از کلمات کلیدی مورد استفاده در این مبحث هستند.
مقدمه:
فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) با خاصیت مقاومت به خوردگی و مفید و مقاومت سایشی نشان داده می شوند. همچنین میزان سختی بالا و تغییر شکل خوب و میزان سختی از فاز ناشی می شود. این حالت به صورت گسترده در صنایع شیمیایی مخصوصاً به عنوان وسیله برای ساخت کمپانی های مواد فسفری شیمیایی غنی از کف و ترکیبی از این مواد شیمیایی استفاده شده است.
اگرچه خوردگی سایسی فولادهای آستنیتی در محیط های اسیدی متفاوت از محیط حاوی یون کلراید است ولی دلیل برای افزودن یون کلراید، باقیماندن خوردگی سایشی با ابهام است. مطالعات اخیر نشان داده که افزودن ، خوردگی سایشی فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) در محلول اسید فسفر یک غلیظ که حاصل از غالب شدن یون بوده، باعث شکست ترد سطح سائیده شده است. هدف از کار فعل امتخان دیگر مکانیزم های افزودن تا Cدر خوردگی سایشی فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) در محلول اسید سولفوریک 1 نرمال (IN) است.
- آزمایشات:
دستگاه اندازه گیری خوردگی سایشی:
یک دستگاه جدید اندازه گیری برای خوردگی سایشی تعبیه شده در شکل 1 نشان داده شده است: این دستگاه جدید عبارت است از:
a ) یک موتور با سرعت قابل تنظیم
b ) یک وسیله جدید خوردگی سایشی با پوشش شبکه مسی محافظ
c ) یک سیستم اندازه گیری نیروی اصطکاک
d ) سیستم اندازه گیری خوردگی تجاری
e ) یک اسیلوسکوپ با حافظه دیجیتالی
f ) یک نگارنده X-Y
g ) سلول الکترولیتی از جنس پلی متیل متا اکریلیک (PMMA) ساخته شده است.
h ) سنجش کرنش (C) برای تعیین نیروی اصطکاک روی کلاهک یا سرپوس PMMA ثابت است.
I ) الکترود معین در سلول الکترولیتی
j ) عایق باریک پلاستیکی که میان سلول الکترولیت داخل شده است.
k ) یک نگهدارنده الحاقی نایلونی
m ) یک قسمت پیچ شده روی محور شفت اصلی
n ) یک قسمت پیچ شده روی میله عمودی بارگذاری یا نیرو
این وسیله در محدوده سرعت از 100 تا 750 دور بر دقیقه و به صورت پیوسته به کار افتاده و محدوده نیز ار 1 تا 50 نیوتن است. این دستگاه باید برای یکنواختی و پایداری خوردگی الکتروشیمیایی اندازه گیری شده در مدت زمان اعمال اصطکاک استفاده شود. از روی دستگاه به صورت میله ای یا دیسکی که قبلاً شرح داده شده برای تعیین سرعت خوردگی سایشی (V) استفاده شده است.
شکل 1: دستگاه خوردگی سایشی به صورت شماتیک:
a ) موتور
b ) پوشش با شبکه مسی محافظ
c ) دستگاه اندازه گیری نیروی اصطکاک
d ) دستگاه اندازه گیری خوردگی تجاری
e ) اسیلوسکوپ با حافظه دیجتالی
f ) نگارنده X-Y
g ) سلول الکترولیتی
h ) سرپوش سلول الکترولیتی
i ) الکترود معین
j ) عایق باریک
k ) نگهدارنده الحاقی
l ) شفت اصلی
m ) نگهدارنده نمونه
n ) میله قدرت نیرو
شکل 2: بررسی شماتیک نمونه ها:
a ) نگهدارنده نمونه حلقه ای
b ) نگهدارنده نمونه میله ای
c ) نگهدارنده حلقه
نمونه:
نمونه فولاد زنگ نزن دوتایی (DSS) در کوره القائی تحت خلأ ذوب شده است. ترکیب درصد وزنی آن عبارت است از: کربن کمتر از %08/0 ، کروم %28-25 ، نیکل %7-5 ، مولیبدن %3-2 ، مس %3-2 ، سیلیسیم %5/1-5/0 ، منیزیم کمتر از 1%، نیتروژن کمتر از %2/0 ، نیوبیوم و آهن به صورت توازن.
از سطح مقطع یک نمونه میله ای کوچک با مساحت برای بررسی بازیابی رفتار فیلم محافظ استفاده شده است. از یک نمونه حلقوی با قطر داخلی mm20 و ضخامت mm 1 و ارتفاع mm 10 برای اندازه گیری جریان قطبیت یا پلاریزاسیون در مدت اصطلکاک استفاده شده است.
نمونه ها با استفاده از صمغ اپوکسی در یک نگهدارنده نایلونی قرار می گیرند در لبه های تیز منشور نیتوید سیلسیم قرار گرفته است که در مقابل نمونه فولادی با یک جفت ساینده است (شکل 2). نمونه حلقوی دیگر با قطر خارجی mm 38 و ضخامت mm10 برای تعیین V در دستگاه میله ای یا دیسکی دیگر استفاده شده است. در اینجا یک گلوله از اکسید آلومینیوم با قطر اضافه شده است.
قبل از انجام آزمایش همه نمونه های فولادی با استفاده از یک کاغذ سمباده شنی 600 آماده سازی شده اند. همچنین پاک کردن روغن و گریس روی نمونه با استن صورت می گیرد. سطح آن با صمغ اپوکسی پوشیده می شود و بعد روی نگهدارنده نمونه سوار میشوند.
روند آزمایشات:
سرعت خوردگی با استفاده از روش تفال تعیین شده است. سپس نمونه حلقوی در محیطی پرتکاپو سائیده شده که این کار به مدت 1 ساعت به طول می انجامد. پتانسیل به کار رفته در آن، در محدوده است و سرعت لغزشی هم است. حجم برداشته شده مواد به وسیله سطح مقطع مساحت ترک های فرسوده با استفاده از 6 موقعیت با مسافت مساوی در پیرامون نمونه حلقوی با یک دستگاه پروفیلمتر تعیین شده است. مقدار V با استفاده از رابطه 1 محاسبه شده است.
1)
که در این رابطه P چگالی فولاد، S مساحت ترک های فرسوده، t زمان سایش است دستگاه اندازه گیری خوردگی تجاری مورد استفاده برای تمام آزمایشات الکتروشیمیایی است پتانسیل به یک الکترود کروم دار اشباع شده بر می گردد.
در این الکترود معین از یک تکه پلاتینی استفاده شده است. محلول ها از واکنشگر پایه به صورت و کلرید سدیم تجزیه شده در آب یون زدوده ساخته شده اند. همه آزمایش های انجام شده در دمای اتاق صورت گرفته اند.
- نتایج:
اثر یون کلراید روی منحنی پلاریزاسیون
منحنی پلاریزاسیون فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) در محلول اترهال یا محلول انرمال در شکل 3 نشان داده شده است.
تغییرات پتانسیل خوردگی و مینیمم جریان لازمه برای نگهداری لایه محافظ در جدول 1 آورده شده است.
در این موضوع اثر سایش روی کمتر بود ولی متفاوت بود.
با سرعت لغزشی و نیرو در محیط خورنده یکنواخت با محلول ، به مقادیری منفی، بیشتر انتقال یافته و افزایش می یابد که این افزایش چشمگیر است. این موارد تحت شرایط سایش یکنواخت است.
- اثر روی سرعت خوردگی:
سرعت خوردگی یکنواخت به وسیله روش تفال تعیین می شود که در محلول انرمال و محلول انرمال به ترتیب و است. زمانی که نیروزید 3N است در یک سرعت لغزشی سرعت های خوردگی متناظر به ترتیب و هستند.
- شکل 3: منحنی پلاریزاسیون (DSS) در : (فولادهای رنگ نزن دوتایی)
1) محلول نرمال 1N
2) محلول انرمال در نیروی 3N و سرعت
3) محلول انرمال
4) محلول انرمال در نیروی 3N و سرعت
سرعت خوردگی یکنواخت با اضافه شدن یون تا ، %50 افزایش می یابد اما سرعت خوردگی در مدت زمان سایش با حضور یون 103% افزایش می یابد.
«تحت»
V زیر پتانسیل اعمال شده
شکل 4 تغیرات V پتانسیل نمونه یا پتانسیل به کار رفته در محلول انرمال به بابرون در نیروی مشابه 3N و سرعت مشابه را نشان می دهد.
پتانسیل V به صورت بدیهی در حضور یون افزایش می یابد. افزایش تولید باعث پیشرفت خوردگی در زیر پتانسیل حفاظت کاتدی می شود، زیرا فرایند خوردگی در مدت اصطکاک یا سائیدگی به تأخیر افتاده و کند می شود.
جدول 1: تأثیر یون روی و در فولادهای رنگ نزن دوتایی (DSS) سرعت لغزشی – نیرو – محیط - در این جا آسیب رسیده به و فولاد فقط از طریق سایش مکانیکی بود.
شکل 4: : منحنی پتانسیل اعمالی در زمان 1 ساعت، سرعت و نیروی 3N در محلول انرمال
در محدوده پتانسیل طرف غیرفعل، فیلم محافظ در محیط حل می شود اما راکد باعث تسریع خوردگی سایشی می شود به این معنی که نه تنها خوردگی را غالب می کند بلکه از آن نتیجه می شود که تخریب فیلم محافظ نیز آغاز می شود.
- تأثیر نیرو روی V :
V فولاد در محلول انرمال با یابرون حضور متنوع و به طور خطی با نیرو در شکل نشان داده شده است در یک نیروی یکنواخت در غیاب یون صدمه کمتری ایجاد می شود. این یافته ها نشان می دهد که یک مکانیزم خوردگی سایشی مشابه در نیروهای مختلف رخ می دهد و همچنین باعث تسریع خوردگی سایشی فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) در محلول انرمال است.
- محاسبات مقدار هم افزایشی مابین خوردگی و سایش:
مقدار V اندازه گیری شده زیر و زیر پتانسیل حفاظت کاتدی بیان کننده این مطلب است یعنی مجموع سرعت خوردگی سایشیV و اجزای سایش مکانیکی (شکل 4). اندازه گیری شده با استفاده از روش تفال بوده و علت آسیب به وسیله عکس العمل خوردگی فقط بوده است، سرعت خوردگی در مدت زمان اعمال اصطکاک به وسیله روش تفال تعیین شده است که مجموع و افزایش خوردگی از سایش است. به وسیله زیر ساخت از رابط زیر محاسبه می شود.
افزایش سایش از خوردگی هم محاسبه شده است. اجزای مختلف هم افزایی مابین خوردگی و سایش در فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) در محلول انرمال باید بدون حضور %5/3 کلر در جدول 2 آورده شده است.
شکل 5: وابستگی V روی نیرو در:
1) محلول انرمال با سرعت به مدت 1 ساعت
2) محلول انرمال و سرعت به مدت 1 ساعت
مجموع هم افزایی مقدار مابین خوردگی و سایش از مقدار V است که در محلول انرمال است. در صورتی که افزایش سایش از خوردگی %6/49 است و افزایش خوردگی از سایش %1/3 است. در شرایط سایش یکسان در محلول انرمال مجموع مقدار هم افزایی مابین خوردگی و سایش از مقدار V %2/72 است که افزایش سایش از خوردگی %3/86 است و افزایش خوردگی از سایش %9/3 است. همه این نتایج نشان می دهد که تأثیر روی خوردگی سایشی باعث تسریع فرایند سایش می شود.
- آسیب و بازیابی فیلم محافظ:
فیلم محافظ نمونه در بیرون محلول انرمال باید بدون در زیر پتانسیل محافظ در سرعت لغزشی خراشیده شده است. تغییرات جریان های خراشیدگی با زمان در شکل 6 نشان داده شده است. در محلول انرمال ماکزیمم جریان خراشیدگی از به و به و از به و به در نیروهای N 5/1 ، N 3 ، N 6 به ترتیب مخصوص خود افزایش می یابد. زمان بازیابی فیلم های محافظ از ms160 ، ms 172 و ms 193 تا ms 170 ، ms 191 ، ms 210 به ترتیب مخصوص خود طولانی شده است.
(زمان بازیابی به هنگام بیشترین جریان خراشیدگی کاهش یافته است پس نیمی از فیلم محافظ خراشیده شده مانند زمان بازیابی فیلم محافظ معین بوده است.
جدول 2: مقدار هم افزایی مابین خوردگی و سایش فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) به مدت 1 ساعت و سرعت و نیروی N3.
- بحث و بررسی:
آنالیز کمی نشان می دهد افزایش آسب در فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) در محلول انرمال از خوردگی و سایش است. زمان ناشی از خوردگی و سایش با عمل جداگانه در محلول است که مجموع آسیب ایجاد شده از عمل هم افزائی افزایش یافته و به زمان 6/2 رسیده است (جدول 2)
چون اعمال نیرو کم و به میزان N 3 است و سرعت لغزش هم کم و به مقدار است تفاوت در در دو نوع محلول خیلی کم است (جدول 1)
در طول اصطکاک (سائیدگی) فیلم های محافظ پی در پی به وسیله سائیدن شکسته شدند اما بلافاصله بازیابی شدند به طوری که فیلم محافظ خراشیده شده باعث می شود که پرش جریان با نیرو افزایش یابد (شکل 6) که این بیانگر غالب شدن سایش برخوردگی است.
در یک نیروی یکسان، افزایش جریان خراشیدگی طولانی شدن زمان بازیابی فیلم محافظ که در حدود ms 19 است را به خوبی آشکار می کند. انتقال مقدار به مقادیر منفی باعث می شود در حضور یون در زمان خراشیدگی به مقدار دو برابر افزایش یابد. تمام این یافته ها نشان دهنده رضایت ضمنی و تسریع خوردگی در هنگام اصطکاک است.
این موارد در جدول 2 نشان داده شده است.
افزایش آسیب رسیده به فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) از غالب شدن خوردگی بر سایش خیلی بالاتر نسبت به سایش است، مخصوصاً این مورد در حضور یون آشکارتر است. بنابراین، تسریع آسیب رسیده به فولادهاهی زنگ نزن دوتایی نتیجه ای مهم را در بردارد که آن غالب شدن خوردگی بر سایش است. پدیده یکسانی در خوردگی سایشی فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) در محلول غلیظ شده نمایان است.
شکل (Vb) این مطلب را در حضور محلول انرمال نشان میدهد. شیارها در موازات با جهت اصطکاک قرار دارد.
ترکیب جریان پلاستیک آسیب می بیند اما ترک های کوچک متقاطع در محلول انرمال تحت یک نیروی N50 در سرعت در مدت زمان 1 ساعت در جهت اصطکاک واقع شده اند شکل (a7) مخصوصاً هر در مکانی که ماکزیمم تنش بدستی در آن جا قرار گیرد روی هر دو طرف ترک ها واقع می شود (شکل (vc)) . این پدیده ها در مطالعه ساختار آخال ها و حفره ها خیلی آشکار هستند. اغلب آخال ها در محلول انرمال به شکل یک نوار تنگ فراهم شده اند (شکل (8b)) در محلول انرمال آخال با طول و عرض تقریباً مساوی ورقه ورقه، پوسته ای شکل و ذره ذره شدند. (شکل (8a)).
افزوده شدن یون خوردگی سایشی را نتیجه می دهد. سطح سائیده شده را به ایجاد شکست ترد وادار می کند.
شکل 6: جریان – زمان زودگذر 100 rpm
1) محلول
2) محلول
تغییرات سختی ویکزر HV با حضور یون که صیغه این اثبات است باید ذکر شود. سختی ویکرز سطح نمونه قبل از انجام آزمایش بود اما مقدار آن به در محلول انرمال بعد از انجام تست سایش به مدت 1 ساعت و تحت نیروی N50 در یک سرعت لغزشی 3% تغییر یافته است. اما در محلول انرمال در نتیجه شیارهای سایش و در شرایط یکسان سختی ویکرز به افزایش یافته است.
نتایج:
انتقال به مقادیر منفی باعث افزایش سرعت خوردگی می شود و مینیمم جریان لازمه برای نگهداری لایه محافظ نشان دهنده آن است که یون کلراید خوردگی فولادهای زنگ نزن دوتایی (DSS) در طول عکس اصطکاک را افزایش می دهد.
دلیل مهم افزایش آسیب افزایش در سرعت سایش که به خاطر حضور در محلول است، می باشد. آزمایشات ملاک کار است و نشان می دهد که باعث ترد شدن سطح سائیده شده فلز میشود.
شکل 7: میکروسکوپ الکترونی رویشی قسمت های سائیده شده را تحت نیروی N50 ، سرعت ، زمان 1 ساعت را در محلول های زیر نشان می دهد.
و و
شکل 8) میکروسکوپ الکترونی رویشی آخال های سائیده شده را تحت نیروی N 50 ، سرعت و مدت زمان 1 ساعت در محلول های زیر نشان می دهد.
مراجع:
مقاله شماره 6:
موضوع: سرعت تشکیل فیلم های محافظ روی سطح لخت و خراشیده فولادهای زنگ نزن در محلول کلرید منیزیم.
چکیده:
در این مبحث سرعت تشکیل فیلم های محافظ روی سطح لخت و خراشیده شده فولادهای زنگ نزن (SS) در محلول کلرید منیزیم را به کارگیری تکنیک خراشیدگی سریع تحت شرایط پتانسیواستانیک مطالعه شده است.
یکی از وسایل آزمایش برای ثبت داده ها در 20000 نقطه بر ثانیه طراحی شده است، با سرعت چرخشی نمونه که نزدیک به 3000 دور در دقیقه است یک شیار خراشیده حدوداً به طول تا ایجاد شده است. در این دوپیک یک پدیده جدید مشاهده شده است که سریع از یک پیوستگی پیوسته در منحنی جریان پوسیدگی روی خراشیدگی فولادهای زنگ نزن در محلول است. منحنی پوسیدگی با سرعت تقریبی جریان محافظ حدوداً مابین ms3-5/3 است. سپس تیغه الماسی از یک طرف نمونه بار برداشته و جریان سرخ است دوباره هم ms3-2 است. این پدیده مطرح شده بیان کننده فرایند جذب سطحی لایه تشکیلی روی سطح لخت و تغییر شکل یافته و جذب سطحی لایه ها در داخل فیلم محافظ است. نتیجه حاصله با ثبت سرعت داده های آزمایش، سرعت چرخشی نمونه و طول شکاف خراشیده شده حاصل شده است.
سرعت رشد فیلم های محافظ به صورت تجربی با رابطه زیر نشان داده می شود. که در این رابطه p و ثابت هستند.
رشد فیلم های محافظ کنترل شده به وسیله انتقال یون در یک میدان الکتریکی قوی به وسیله رابطه زیر تعریف می شود.
کلمات کلیدی:
کلراید، فیلم، کلرید منیزیم، فیلم محافظ، اثر ناپذیری مجدد، سطح عاری یا لخت خراشیده، فولاد زنگ نزن، فولاد زنگ زن 316 ، فولاد زنگ نزن 316 کم کربن، فولاد زنگ نزن 321.
مقدمه:
ترک خوردگی، خوردگی توأم با تنش S.C.C و خوردگی ناشی از خستگی ممکن است به وسیله گسیختگی فیلم های محافظ سطحی رخ دهد. عمل نتیجه بخش محلول الکترولیت روی قسمت سطح لخت فلز لازمه یک تازگی و آماده سازی است. به طور آشکار سرعت هسته ها و رسیدن فیلم محافظ روی سطح فلز در دانستن مکانیزم های این فرایند مهم هستند.
عموماً این روش پذیرفته شده و برای رسیدگی به مکانیزم های الکتروشیمیایی و عکس العمل سطح لخت فلز یا عاری از فیلم به کار برده می شود. عمل خراشیدن یک نمونه در محلول است و آغاز نگهداری آن زیر یک پتانسیل ثابت است. همچنین این تکنیک ها برای مطالعه سرعت عکس العمل های رو سطح لخت یک آلیاژ AL آلومینیوم در محلول حاوی سولفات و کلراید و مطالعه تشکیل فیلم ها روی یک شکاف خراشیده شده بر روی سطح فلزات استفاده می شود.
رفتار الکتروشیمیایی سطح یک آهن خراشیده شده (Fe) در محلول آبی توسط افرادی به نام های پارسن و دیوایس رسیدگی و بررسی شده است. آنها ثابت کردند که تشکیل جذب سطحی یک لایه هیدروکسید آهن FeoH بر اساس واکنش های زیر صورت می گیرد.
1)
2) برای
3)
4) برای
همچنین افرادی به نام های اشلی و برشین مراحل اولیه در اکسیداسیون آندی آهن را در محلول های آبی مطالعه کردند.
شکل 1) نمونه استفاده شده در آزمایش
در پتانسیلی زیر پتانسیل برگشت پذیر ، آهن با اکسیداسیونی تصادفی اکسید شده که در معرض قرار دادن اتن فلزاتی، برای تولید جذب سطحی یک لایه مولکولی FeoH در پتانسیلی بالای پتانسیل برگشت پذیر است.
تشکیل اولین لایه مولکولی اکسید نیز به وسیله اکسیداسیونی تصادفی با در معرض قرار گرفتن فلز استی رخ می دهد. سرعت رشد فیلم محافظ روی یک شیار خراشیده و ایجاد شده روی آهن در محلول آبی نیز مطالعه شده است.
نتایج نشان می دهد که رشد فیلم محافظ بر اساس معادلاتی کلاسیک برای انتقال یون تحت یک میدان الکتریکی قوی است. برخی از محققان سرعت تشکیل یک فیلم محافظ را روی فولادهای زنگ نزن (SS) مطالعه کرده اند. ولی مخالفت های زیادی در ارتباط با چگونگی تشکیل هسته فیلم محافظ و چگونگی ارتباط ضخامت هسته با شکل یک فیلم محافظ با حالت پایدار بوده است زیرا فرایند محافظت خیلی سریع بوده و همچنین روش های رسیدگی متفاوت و تکنیک های مختلفی به کار گرفته شده است.
برستین و مارشال رشد یک فیلم محافظ را روی سطح خراشیده یک فولاد زنگ نزن 304 کم کربن (SS) (با استاندارد ) در محلول قلیایی با ناحیه مشخص و سرعت مجزا نشان دادند، اولین اتفاق این بود که در زمان های کوتاه هنگامی که بار الکتریکی آندی عبور کرده، کم بوده و دومین اتفاق در زمان های طولانی بوده است. سرعت رشد فیلم ها در هر دو ناحیه به وسیله انتقال یون از طریق میدان الکتریکی قوی در فیلم کنترل شده است که با رابطه زیر بررسی شده و نشان می دهند.
که و t و از ثوابت هستند.
فردی به نام ژیو نیز رشد فیلم های محافظ در فولادهای زنگ نزن (با استاندارد 32100 UNSS ) را در محلول کلرید منیزیم در دمای به وسیله خراشیدن یک نمونه در حال چرخش مطالعه کرده است.
جریان تخریب با زمان به صورت فرمول تجربی و تقریبی زیر نشان داده می شوند:
افرادی به نام های ناکایاما و تاکانو هم رفتار اثر ناپذیری مجدد فولادهای زنگ نزن 304 (SS) را در محلول 42% با استفاده از تکنیک الکترود پیچ و مهره ای در پتانسیل های مختلف بررسی کرده اند.
نتایج نشان می دهد که جریان انحلال i(t) با رابطه زیر بیان شده است.
اخیراً اثر ناپذیری مجدد یک تک کریستال از نوع فولاد رنگ نزن 321 در محلول 5/3 % در دمای اتاق مطالعه شده است و استفاده از تکنیک خراشیدگی سریع تحت شرایط پتانسیواستادیک بررسی شده است. یک پدیده جدید که در این دو پیک واقع شده مشاهده گردیده است. به جایی یک پوسیدگی پیوسته در منحنی جریان نوعی پوسیدگی روی شکاف خراشیده شده است که در مقایسه با مباحث قبلی پدیده متفاوتی است. به هر حال در این جا این دو پیک را بررسی نمی کنیم.
هدف از مباحث ارائه شده یافتن این موضوع است که آیا باید این دو پیک در منحنی جریان تخریب فولادهای زنگ نزن (SS) چند بلوری در محلول باشند و اینکه چرا مطالعه سرعت تشکیل یک فیلم محافظ روی سطح لخت یک فولاد زنگ نزن با روش خراشیدگی سریع صورت گرفته است؟
آزمایشات:
نمونه ها از فولاد زنگ نزن (SS) 321 (با استاندارد )، فولاد زنگ نزن 316 و فولاد زنگ نزن 316 کم کربن (SS) (با استاندارد 31603 UNSS) ساخته شده اند که در شکل 1 نشان داده شده است. همه نمونه ها در محلول، در دمای به مدت زمان 1 ساعت قبل از استفاده آنیل شده اند که ترکیب آن ها در جدول 1 آورده شده است. الکترولیت ها از محلول از واکنشگر از نوع تحلیل گر با آب یون زدوده شده ساخته شده اند.
PH الکترولیت 5/6 است و همه آزمایشات در دمای اتاق صورت می گیرند. وسایل آزمایش شامل سیستم خراشیدگی سریع و یک سیستم ثبت و پیگیری است که در شکل (a2) نشان داده شده است. سیستم ثبت و پیگیری یک کامپیوتر با یک است که همراه با رونوشت سریع و فرکانس نمونه گیری زنجیره ای برای 20000 نقطه بر ثانیه است. دستگاه خراشنده سریع از یک دستگاه چرخنده و یک دستگاه خراشنده تشکیل شده است.
دستگاه چرخنده از تغییر حالت یافته یک الکترود چرخنده ساخته شده است. این ماکزیمم سرعت چرخشی است که به 9000 دور در دقیقه می رسد. دستگاه خراشنده از یک قالب و یک میله فولادی با یک تیغه گوه ای الماسی جوش پذیر در یک انتها تشکیل شده است. قالب به وسیله اصلاح در یک ریز تراشنده ساخته شده است برای اینکه باید در سه بعد حرکت کند تیغه گوه ای الماسی استفاده شده که در شکل b 2 نشان داده شده است با یک الماس ماشین کاری شده و از فناوری مخصوص تراشیدن رسوبات استفاده شده است.
نمونه روی محور چرخنده دستگاه نصب شده و سپس نمونه در داخل الکترولیت فرو برده شده است که قبلاً اکسیژن زدائی شده است. اکسیژن زدائی با استفاده از حباب های نیتروژن و به مدت 30 دقیقه انجام گرفته است. الکترولیت در یک پتانسیل ثابت در ناحیه محافظ به وسیله پتانسیل ساکن کنترل شده است. سپس نمونه در الکترولیت در پتانسیلی ثابت به مدت 15 دقیقه نگهداری شده است. نمونه هم به میزان 30000 دور در دقیقه در حال چرخش بوده است. نه هنگام چرخش نمونه به حالت پایدار رسیده است. این نمونه خراشیده شده است و فاصله بین تیغه الماسی و سطح نمونه L است که در شکل C 2 نشان داده شده است.
: جدول 1: ترکیب شیمیایی مواد به کار رفته در آزمایش «ترکیب شیمیایی»
شکل a ) (بقیه قسمت ها در داخل شبکه)
1) نمونه
2) الکترود فرضی
3) الکترود اصلی
4) تیغه گوه ای الماسی
شکل b) ابعاد نمونه
شکل c) فاصله بین سطح نمونه و تیغ الماس
گلوله فولادی به میله فولادی با یک تیغه الماسی ضربه زده
تیغه الماسی در دو طرف سطح نمونه حرکت می کند.
شکل (d نمودار سرعت حرکت تیغه الماس – فاصله تیغه الماس با سطح نمونه
: سرعت حرکت الماس در دو طرف سطح نمونه
: سرعت حرکت تیغه الماس در هر طرف سطح نمونه
A : تیغه الماسی با گلوله فولادی ضربه ای زده و شروع حرکت در دو طرف نمونه.
C : تیغه الماسی در تماس زودگذر با سطح نمونه به وسیله نیروی فنر از پست حرکت کرده.
ABC : منحنی سرعت حرکت تیغه الماس در دو طرف سطح نمونه
CDE : منحنی سرعت حرکت تیغه الماس در یک طرف سطح نمونه
شکل 2)
a ) دستگاه آزمایش مورد استفاده در آزمون ها
b ) تیغه گواه ای الماسی مورد استفاده در آزمون ها
c ) توضیحی شماتیک از فرایند خراشیدگی
d ) توضیحی شماتیک سرعت حرکت تیغه الماسی در فرایند خراشیدگی
نهایتاً با نگه داشتن میله فولادی، تیغه الماسی به وسیله یک گلوله آویخته روی آونگ ضربه ای زود گذر زده است که در شکل c2 نشان داده شده است.
میله فولادی با تیغه الماسی در دو طرف نمونه حرکت می کند ولی این سرعت حرکت به تدریج به وسیله یک فنر مقاوم که در شکل d 2 نشان داده شده است کاهش یافته است. با توجه به شکل موقعیت مکانی که میله فولادی همراه با تیغه الماسی به وسیله گلوله فولادی ضربه زده است در این محل شروع به حرکت در دو طرف نمونه داشته است که در شکل d 2 با نقطه c نشان داده شده است. همچنین با توجه به شکل درجایی تیغه الماسی به سطح نمونه ضربه ای زود گذر زده است و سپس به وسیله نیروی فنر حرکت در پشت آن صورت گرفته است.
منحنی ABC نشان دهنده سرعت حرکت تیغه الماسی در دو طرفه نمونه بعد از ضربه زدن است. منحنی CDE نشان دهنده سرعت حرکت تیغه الماسی بعد از حرکت در یک طرف سطح نمونه است ماکزیمم حرکت و گردش تیغه الماسی به سختی و استحکام فنر، وزن گلوله فولادی و محل اولیه گلوله فولادی وابسته است. در همه آزمونها از گلوله های فولادی و فنرهای یکسان استفاده شده است. بنابراین ماکزیمم حرکت تیغه الماسی فقط به وسیله موقعیت اولیه گلوله فولادی کنترل شده است. مهم این است که تیغه الماس به سطح نمون فقط به صورت زودگذر برخورد کند.
اگر ماکزیمم حرکت تیغه الماسی از فاصله L بزرگ تر باشد که این پارامتر مابین تیغه الماس و سطح نمونه است آنگاه زمان تماس تیغه الماس با سطح نمونه خیلی طولانی می شود. (شیار خراشیده طولانی می شد)
آنگاه عکس العمل اولیه تشکیل فیلم روی قسمت اولیه شیار خراشیده زمانی که نمونه هنوز در آغاز خراشیدگی بود کامل می شد و داده ها در ارتباط با مرحله اول تشکیل فیلم به دست نمی آمد. اگر ماکزیمم فاصله حرکت کمتر از L می بود آنگاه تیغه الماسی نمی توانست با سطح نمونه تماس پیدا کنده تیغه الماسی با سطح نمونه فقط به طور زودگذر تماس یافته و زمان بیشترین فاصله حرکت نزدیک به L است. برای اجتناب از نیروی قوی تیغه الماس در طول دوره با سطح نمونه در تماس است و از یک تیغه گوه ای الماسی استفاده شده است. این پدیده قوی حذف می شود چون مقاومت این فرایند خیلی کمتر از مقاومت خراشیدگی سطح نمونه است. به همین خاطر از یک مته الماسی استفاده کردند. شیار خراشیده با میکروسکوپ نوری بعد از انجام آزمون بررسی شده است. یک گوه شیار خراشیده شده ای با طول تقریبی mm 6/4 تا mm 8/4 ایجاد کرده و عرض این شیار مابین است و عمق تقریبی آن می باشد. سرعت خطی سطح نمونه استوانه ای در حدود است. بر روی نمونه طول شیار خراشیده در سطح نمونه و سرعت خطی سطح نمونه استوانه ای اندازه گیری شده و زمان تماس تیغه الماسی با سطح نمونه حدود ms 1/3-9/2 است. این مقدار پذیرفته شده با نتایج ثبت شده در شکل 3 نشان داده شده است.
نتایج:
یک جریان آندی زودگذر نمونه حاصل از خراشیدن سطح نمونه فولاد زنگ نزن 321 (SS) در محلول % 5/3 در پتانسیل در شکل a3 نشان داده شده است.
نقطه O در شکل (a3) نشان دهنده موقعیت تیغه الماس در ابتدای تماس با نمونه است و نقطه A در شکل (a 3) نشان دهنده موقعیت این تیغه الماس درست در حرکت در یک طرف نمونه است. بدین گونه مدت زمان در طول جریان سرخ شدن از نقطه O تا نقطه A زمان الماس تیغه الماس با نمونه است و با نشان می دهند. افزایش اولیه جریان در نتیجه افزایش حراشیدگی شیار است تغییرات جریان بعد از نقطه A نتیجه تشکیل جذب سطحی لایه روی سطح فلز لخت است. تغییر حالت جذب سطحی لایه ها به داخل یک فیلم محافظ و رشد فیلم محافظ، جریان خرابی روی خراشیدگی فولاد زنگ نزن 321 ، 316 کم کربن (s) در محلول مشاهده شده است.
جریان فرسودگی به صورت شیب دار از نقطه A تا نقطه B و سپس سرخ شدن از نقطه B تا نقطه C و بعد فقط در نقطه C نشان داده شده است. بعد به صورت سریع در حدود ms 3 قطع می شود و روند فرسودگی آرام تر می شود این نتیجه با کارهای قبل متفاوت است.
نتایج آزمایشات به وسیله سرعت های ثبت شده داده های آزمایش تهیه شده است. سرعت چرخش نمونه، طول شیار خراشیده یا زمان تماس تیغه الماسی با نمونه فقط یک پیک با فرسودگی پیوسته را ایجاد می کند و این در صورتی است که سرعت چرخش نمونه خیلی کم باشد. اگر شیار خراشیده زیاد و طولانی باشد حتی اگر یک سرعت چرخش 3000 دور در دقیقه استفاده شده باشد دوباره در یک پیک یا جریان پوسیدگی پیوسته نتیجه می شود. در مدت زمان تماس تیغه الماس با نمونه یک شیار خراشیده به صورت پیوسته تولید می شود سپس عکس العمل اولیه تشکیل فیلم محافظ روی شیار خراشیده شده پیشرفت می کند. در صورتی که سرعت چرخش نمونه (سرعت خراشیدگی) خیلی آرام باشد یا شیار خراشیده خیلی طولانی باشد، عکس العمل اولیه تشکیل فیلم روی قسمت آغازی شیار خراشیده زمانی که نمونه هنوز در آغاز خراشیدگی است کامل شده است و در نتیجه داده ها در مراحل اولیه تشکیل فیلم به دست نمی آیند. نتایج همچنین به وسیله سرعت ثبت داده های آزمایش (یا فرکانس نمونه گیری زنجیری) به میزان زیادی تحت تأثیر واقع می شود. اگر سرعت ثبت کردن خیلی کم باشد فقط یک پیک با جریان تخریب پیوسته به دست می آید و چون جریان تخریب خیلی سریع است این محتصل است و داده ها آزمایش هنگامی که سرعت ثبت خیلی کم است نمی تواند دقیق ضبط و ثبت شود. فاصله زمانی دوره اولیه تشکیل فیلم محافظ حدود ms 6-5/5 است که از نقطه A تا نقطه C در شکل 3 نشان داده شده است. سرعت ثبت داده های آزمایش زیر 1000 نقطه بر ثانیه است و داده کمتر از 6 نقطه در طول دوره هستند. این نتایج فرایندهای تغییرات واقعی را نشان نمی هد. از سرعت ثبت 20000 نقطه بر ثانیه در حین آزمایش استفاده شده و 110 تا 120 نقطه از نقطه A تا نقطه C ثبت شده اند که در شکل 3 نشان داده شده است.
بحث و بررسی:
یک فرضیه که نخستین مرحله ممکن تشکیل شدن از جذب سطحی یک لایه روی سطح لخت باشد جذب سطحی این لایه سبب می شود که جریان تخریب به یک جریان محافظ تقریبی در یک زمان خیلی کوتاه بعد از خراشیدگی سرازیر شود، که مانند ناحیه ای از نقطه A تا نقطه B در شکل 3 نشان داده شده است.
نمودارهای A ، B ، C و D = نمودارهای جریان – زمان
شکل 3: (a) نمونه جریان زود گذر ثبت شده در ارتباط با خراشیدگی فولاد زنگ نزن 321 (SS) در محلول 5/3% در پتانسیل
(b) جریان تخریب در ارتباط با خراشیدگی فولاد زنگ نزن (SS) 312 در محلول 10% در پتانسیل
(c) جریان تخریب در ارتباط با خراشیدگی فولاد زنگ نزن (SS) 316 در محلول 10% در پتانسیل
(d) جریان تخریب در ارتباط با خراشیدگی فولاد زنگ نزن 316 کم کربن در محلول 10% در پتانسیل
(b) جریان تخریب در ارتباط با خراشیدگی فولاد زنگ نزن (SS) در محلول 10% در پتانسیل
عکس العمل های جذب سطحی مولکول های آب و یون در ارتباط با سطح تازه ایجاد شده به عنوان مثال طبق واکنش های زیر است:
1)
2)
این با عکس العمل های زیر نشان داده شده است.
3)
4)
5)
6)
که در این واکنش ها M نشان دهنده فلزاتی سطح فلز لخت است و زیرنویس ads نشان دهنده شرایط جذب سطحی است و aq نشان دهنده محلول آبی است.
واکنش 3 و4 نشان دهنده تشکیل جذب سطحی یک لایه روی سطح لخت فلز است و واکنش های 5 و6 نشان دهنده تجزیه یا انحلال است. جذب سطحی لایه روی سطح لخت برای یک انتقال ناپایدار اندیشه شده و این دگرگونی در داخل یک فیلم محافظ به زودی صورت می گیرد و با واکنش زیر بیان می شود.
7)
این به وسیله عکس العلم مربوط به نواحی از نقطه B تا C در شکل 3 نشان داده شده است دلیل این جریان تخریب پیوسته است اما سرخ شدن دوباره از نقطه B تا C که در شکل 3 نشان داده شده است محتمل است چون جذب سطحی لایه های انتقال یافته به داخل فیلم محافظ به سرعت صورت می گیرد بعد از عکس العمل در واکنش 7 ، فیلم محافظ به صورت پیوسته رشد کرده که در نتیجه کاهش جریان به وجود می آید.
به دو مکانیزم جذب سطحی و تشکیل فیلم برای توضیح تشکیل فرایندهای فیلم محافظ روی سطح فلز اشاره شده است. آزمایشات هم نتایج بالا را نشان می دهد زیر جذب سطحی یک لایه روی سطح لخت در یک زمان خیلی کوتاه در حدود ms3 شکل گیرد.
جدول 2: فولادهای زنگ نزن 321 ، 316 کم کربن در پتانسیل
.
این سرعت موجود یک مقدار جریان تخریب است ولی جذب سطحی لایه یک مرحله انتقال ناپایدار است و انتقال با سرعتی در حدود ms 3-2 به داخل فیلم محافظ برای فولادهای زنگ نزن در محلول صورت می گیرد. زمان بین نقطه A تا نقطه B در شکل 3 است و برای زمان تشکیل جذب سطحی یک لایه روی خراشیدگی در فولاد زنگ نزن (SS) مطرح شده است. زمان بین نقطه B و نقطه C در شکل 3 است و برای زمان انتقال جذب سطحی لایه به داخل فیلم محافظ مطرح شده است.
و برای فولادهای زنگ نزن 321 ، 316 و 316 کم کربن در یک پتانسیل در جدول 2 آورده شده است. در رابطه با سرعت تشکیل جذب سطحی یک لایه روی سطح لخت است. در صورت بالا بودن سرعت تشکیل جذب سطحی لایه، کوچک تر است. در ارتباط با انتقال جذب سطحی به لایه داخل فیلم محافظ است. اگر سرعت انتقال بالاتر باشد کوچکتر می شود.
مساحت سطح خراشیده شده با استفاده از رابطه زیر به دست می آید.
8)
که در این رابطه D قطر نمونه، w سرعت چرخش
دانلود مقاله خوردگی فلزات
