Сопротивление материалов коррозии и теплофизические свойства

Коррозионностойкость из наиболее важных для разработчиков химическая характеристика. Коррозия – физико-химический процесс изменения свойств, повреждения и разрушения материала вследствие перехода его компонентов в соединение со средой. Она классифицируется в соответствии с процессами, видом коррозийной среды и характеру разрушения (рис.1.24).

Для оценки сопротивления материалов коррозии используют такие параметры как фронт коррозии; скорость коррозии ( продвижение ее фронта); техническая скорость коррозии (наибольшая , риском превышения которой нельзя пренебречь в данных условиях). Наиболее часто сопротивление материалов коррозии характеризуют коррозийной стойкостью, которая является величиной, обратной технической скорости коррозии в данной коррозийной системе.

Виды коррозии

По По характеру По коррозийной

процессам разрушения среде

Химическая Сплошная Газовая

Электрохимическая Избирательная Грунтовая

Биохимическая Подповерхностная Кислотная

Пятнами Солевая

Точечная Щелочная

Язвенная Морская

Сквозная

Рис.1.24. Классификация видов коррозии

Теплофизические характеристики материалов отражают изменения их свойств в зависимости от температуры. Основными теплофизическими характеристиками материалов являются устойчивость к воздействию повышенных и пониженных температур, способность отводить тепло и тепловое расширение.

К первой группе свойств относятся: жаростойкость – способность сохранять механические параметры при высоких температурах. В качестве степени жаростойкости легкоплавких материалов используют температуру размягчения (способ Вика или Мартенса) или температуру плавления.

Температура вспышки, при которой пары органического материала образуют с воздухом смесь, воспламеняющеюся при контакте с источником зажигания.

Жаропрочность – свойство материалов длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при высоких температурах. Особенно важна для материалов, эксплуатируемых при Т>Т . Критериями жаростойкости являются предел ползучести и предел длительной прочности.

При низких температурах (до – 269 С) увеличивается статическая и циклическая прочность материалов, снижаются их пластичность и вязкость, растёт склонность к хрупкому разрушению. Хладоломкость – возрастание хрупкости материалов при низких температурах. Определяется в результате ударных испытаний образцов с надрезом. Критериями этого свойства являются порог хладоломкости (интервал температур перехода от вязкого к хрупкому разрушению) и температурный запас вязкости. Стойкость к термоударам - способность хрупких материалов выдерживать без разрушения резкие смены температур. Численного выражения не имеет.

Ко второй группе свойств относятся:

Теплоемкость – отношение количества теплоты, полученной телом в каком-либо процессе, к вызванному им приращению температуры: С = dQ/dT. Характеристикой материала является удельная теплоемкость (отношение теплоемкости к массе тела) при постоянном давлении С и постоянном объёме С . Для всех материалов: С С .

Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц. Для изотропных материалов справедлив закон Фурье: вектора плотности теплового потока: q= - gradТ, где - коэффициент теплопроводности (Вт/м*к), который зависит от агрегатного состояния, атомного строения, структуры, температуры и др. характеристик материала. Коэффициент температуропроводности является мерой теплоизоляционных свойств материала: а [м /с]= /( ), где - плотность материала.

Тепловое расширение твердых материалов связано с несимметричностью тепловых колебаний атомов в решетке, что приводит к увеличению расстояний между атомами с ростом температуры. Поясним это, рассмотрев зависимость энергии связи двух атомов от расстояния между ними (рис.1.25).

Рис.1.25. К механизму теплового расширения твердых тел

Атом находится в положении r (на дне потенциальной ямы) только при Т = 0 К. При Т 0 К его энергия возрастает до = кТ и атомы могут колебаться между положениями r и r . Поскольку кривая Е = f(r) в окрестностях r не симметрична, равновесное положение атома с ростом температуры смещается в сторону увеличения r. У веществ с более сильным межатомным взаимодействием Е Е этот эффект слабее. Количественно тепловое расширение характеризуют температурным коэффициентом объемного и линейного расширения , где изменения длины, объёма и температуры, соответственно; - индекс, характеризующий условия теплового расширения. Экспериментально определяют методами дилатометрии.