Você já se perguntou por que algumas estruturas de aço duram décadas sem enferrujar? Este artigo revela os segredos por trás da liga de aço, uma mistura de ferro e carbono com elementos adicionais que lhe conferem propriedades notáveis, como alta resistência e resistência à corrosão. Saiba como esses elementos transformam o aço comum em um material que pode suportar condições extremas.
A liga de aço é um tipo de liga de ferro-carbono que contém outros elementos de liga além de ferro e carbono.
Ao adicionar um ou mais elementos de liga apropriados ao aço carbono comum e adotar técnicas de processamento adequadas, é possível obter propriedades especiais, como alta resistência, tenacidade, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, resistência a baixas temperaturas, resistência a altas temperaturas e não magnetismo, dependendo dos elementos adicionados e dos métodos de processamento.
Corrosão
Corrosão, que também inclui os efeitos combinados dos fatores mencionados acima e fatores mecânicos ou biológicos.
Alguns fenômenos físicos, como a dissolução física de materiais metálicos em determinados metais líquidos, também pode ser classificada como corrosão metálica.
De modo geral, a ferrugem refere-se especificamente ao aço e às ligas à base de ferro que, sob a ação do oxigênio e da água, formam principalmente produtos de ferrugem compostos de óxido de ferro hidratado.
Os metais não ferrosos e suas ligas podem sofrer corrosão sem enferrujar, mas, em vez disso, formam produtos de corrosão semelhantes à ferrugem, como a pátina de cobre na superfície do cobre e das ligas de cobre, ocasionalmente chamada de ferrugem do cobre.
Ferrugem ou metal enferrujado
A oxidação do metal é uma reação química ou eletroquímica que ocorre quando os metais entram em contato com o meio circundante, resultando na destruição do metal.
O impacto dos principais elementos de liga no desempenho do aço.
Explicação dos efeitos dos principais elementos de liga no desempenho do aço na Tabela 1-38.
| Nome do elemento. | Impacto primário no desempenho. |
| Al | A principal função é refinar os grãos e desoxidar. Em nitretação aços, ele pode promover a formação de camadas nitretadas. Quando presente em grandes quantidades, pode melhorar a resistência à oxidação em alta temperatura e a resistência à corrosão por gás H2S. Tem um forte efeito de fortalecimento da solução sólida, melhora a resistência térmica de ligas resistentes ao calor e promove a tendência de grafitização. |
| B | Quantidades mínimas de boro podem melhorar a temperabilidade do aço. Entretanto, à medida que o teor de carbono no aço aumenta, a melhoria na temperabilidade enfraquece gradualmente e acaba desaparecendo. |
| C | À medida que o conteúdo aumenta, o dureza e resistência do aço também aumentam. No entanto, a plasticidade e a resistência diminuem proporcionalmente. |
| C0 | Ele tem um efeito de fortalecimento da solução sólida, o que confere ao aço dureza vermelha e melhora seu desempenho em alta temperatura, resistência à oxidação e resistência à corrosão. É um importante elemento de liga em ligas de alta temperatura e aços superduros de alta velocidade. Ele também pode aumentar a Ponto da Sra. do aço e reduzem sua temperabilidade. |
| Cr | Melhora a temperabilidade do aço e tem um efeito de endurecimento secundário, aumentando a resistência ao desgaste do aço. aço de alto carbono. Quando o teor excede 12%, ele confere ao aço excelente resistência à oxidação em alta temperatura e resistência à corrosão por meios oxidativos, melhorando a resistência térmica do aço. É o principal elemento de liga em aços inoxidáveis resistentes a ácidos e aços resistentes ao calor. Entretanto, quando o teor é muito alto, pode levar à fragilidade. |
| Cu | Quando presente em baixas quantidades, sua função é semelhante à do níquel. Entretanto, quando o teor é maior, pode ser prejudicial ao processamento de deformação a quente. Por exemplo, se o teor exceder 0,30%, ele pode levar à fragilidade do cobre em alta temperatura durante o processamento de deformação a quente. Quando o teor é superior a 0,75%, pode ocorrer endurecimento por envelhecimento após o tratamento com solução sólida e envelhecimento. Em aços de baixa liga, especialmente quando presente com fósforo, ele pode melhorar a resistência do aço à corrosão atmosférica. Nos aços inoxidáveis, o cobre 2%-3% pode melhorar sua resistência à corrosão por ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido clorídrico etc., bem como sua estabilidade contra a corrosão sob tensão. |
| Mn | Ele reduz o ponto crítico inferior do aço, aumenta o grau de subresfriamento durante o resfriamento. austenita resfriamento e refina a estrutura da perlita para melhorar suas propriedades mecânicas. É um importante elemento de liga em aços de baixa liga, melhorando significativamente a temperabilidade do aço. No entanto, ele também tem uma tendência prejudicial ao engrossamento dos grãos e à fragilidade da têmpera. |
| Mo | Ele melhora a temperabilidade do aço. Quando presente em uma quantidade de 0,5%, pode reduzir a fragilidade da têmpera e tem um efeito de endurecimento secundário. Quando o teor está entre 2% e 3%, ele aumenta a resistência ao calor e a resistência à fluência do aço, bem como sua resistência à corrosão por ácidos orgânicos e meios redutores. |
| N | Ele tem um efeito sutil de fortalecimento da solução sólida e pode melhorar a temperabilidade do aço, além de aumentar sua resistência à fluência. Quando combinado com outros elementos em açoO nitretação pode ter um efeito de endurecimento por precipitação. A nitretação da superfície do aço pode aumentar sua dureza e resistência ao desgaste, bem como sua resistência à corrosão. Em aços com baixo teor de carbono, o nitrogênio residual pode levar à fragilização por têmpera. |
| Nb | Ele tem um efeito significativo de fortalecimento da solução sólida, melhorando a temperabilidade do aço (quando dissolvido em austenita), aumentando a estabilidade da têmpera e tendo um efeito de endurecimento secundário. Ele também pode aumentar a força e a resistência ao impacto do aço. Quando o teor é alto (mais de 8 vezes o teor de carbono), ele confere ao aço excelente resistência ao hidrogênio e melhora o desempenho em alta temperatura (resistência à fluência etc.) dos aços resistentes ao calor. |
| Ni | Ele aumenta a ductilidade e a resistência do aço, com uma melhora mais significativa na resistência a baixas temperaturas. Também melhora a resistência à corrosão. Quando usado em combinação com cromo e molibdênio, pode melhorar a resistência térmica do aço. É um dos principais elementos de liga em aços resistentes ao calor e aços inoxidáveis resistentes a ácidos. |
| P | Ele tem um bom efeito de fortalecimento de solução sólida e endurecimento por trabalho a frio. Quando usado em combinação com o cobre, pode melhorar a resistência à corrosão atmosférica de aços de alta resistência de baixa liga, mas pode diminuir seu desempenho de estampagem a frio. Quando usado em combinação com enxofre e manganês, melhora a usinabilidade, mas aumenta a fragilidade da têmpera e a sensibilidade à fragilidade a frio. |
| Pb | Melhora a usinabilidade. |
| RE | Isso inclui os elementos lantanídeos, bem como o ítrio e o escândio, totalizando 17 elementos. Eles têm um efeito desoxidante, dessulfurizante e purificador que melhora a estrutura de fundição do aço. Um teor de 0,2% pode melhorar a resistência à oxidação, a resistência a altas temperaturas, a resistência à fluência e a resistência à corrosão. |
| S | Melhora a usinabilidade. Entretanto, pode produzir fragilidade a quente, o que piora a qualidade do aço. O alto teor de enxofre pode ter um efeito negativo sobre soldabilidade. |
| Si | Os desoxidantes comuns têm um efeito de fortalecimento do ponto de fusão sólido, aumentam a resistência elétrica, reduzem a perda de histerese magnética, melhoram a permeabilidade magnética e aumentam a temperabilidade e a resistência ao revenimento. Eles são benéficos para melhorar as propriedades mecânicas gerais, aumentar o limite elástico e aumentar a resistência à corrosão em condições naturais. Entretanto, em teores mais altos, podem reduzir a soldabilidade e levar à fragilidade a frio. O aço de médio carbono e o aço de alto carbono são propensos à grafitização durante a têmpera. |
| Ti | Ele tem um forte efeito de fortalecimento da solução sólida, mas pode diminuir a resistência da solução sólida. Quando dissolvido na austenita, pode melhorar a temperabilidade do aço, mas quando combinado com titânioO aço é um material de alta qualidade, que reduz a temperabilidade do aço. Ele melhora a estabilidade da têmpera e tem um efeito de endurecimento secundário, aumentando a resistência à oxidação e a resistência ao calor dos aços resistentes ao calor, como a resistência à fluência e à sustentação, e melhorando sua soldabilidade. |
| V | Quando dissolvido na austenita, ele pode melhorar a temperabilidade do aço. Entretanto, se o vanádio existir em um estado composto, ele pode reduzir a temperabilidade do aço. Ele aumenta a estabilidade da têmpera e tem um forte efeito de endurecimento secundário. Quando dissolvido em ferrita, tem um efeito de fortalecimento de solução sólida extremamente forte. Ele refina os grãos para melhorar a resistência ao impacto em baixa temperatura. O carbeto de vanádio é o carbeto metálico mais duro e resistente ao desgaste, aumentando significativamente a vida útil dos aços para ferramentas. Ele também melhora a resistência à fluência e à sustentação do aço. Quando a proporção de vanádio para carbono excede 5,7, pode aumentar muito a resistência do aço à corrosão por hidrogênio em alta temperatura e alta pressão, mas pode reduzir ligeiramente a resistência à oxidação em alta temperatura. |
| W | Ele tem um efeito de endurecimento secundário, tornando o aço vermelho-duro e melhorando sua resistência ao desgaste. Seus efeitos sobre a temperabilidade, a estabilidade da têmpera, as propriedades mecânicas e a resistência ao calor do aço são semelhantes aos do molibdênio. No entanto, ele pode reduzir ligeiramente a resistência à oxidação do aço. |
| Zr | O zircônio tem efeitos semelhantes aos do nióbio, do titânio e do vanádio no aço. Em pequenas quantidades, tem um efeito desoxidante, purificador e de refino de grãos, melhorando a resistência do aço a baixas temperaturas e eliminando os fenômenos de envelhecimento. Ele também pode melhorar o desempenho de estampagem do aço. |
A corrosão de metais refere-se ao fenômeno em que os metais perdem suas propriedades efetivas devido à corrosão após serem expostos a soluções ácido-base, gases ácido-base, solventes, intermediários, álcoois, gorduras etc.
Os metais são frequentemente submetidos a reações químicas e eletroquímicas sob a influência de fatores ambientais externos, causando corrosão, que pode levar a riscos de segurança por danificar o metal.
A falha causada pela corrosão do metal é um fenômeno comum encontrado em estudos de laboratório.
Por exemplo, as estruturas de aço enferrujam na atmosfera, os cascos metálicos dos navios são corroídos pela água do mar, os contêineres metálicos para armazenamento de líquidos ácidos ou básicos são corroídos, os tubos metálicos subterrâneos são perfurados, as caldeiras das usinas térmicas são danificadas e os contêineres metálicos das fábricas de produtos químicos são danificados.
Todos esses são exemplos de falha por corrosão do metal, causada por reações químicas ou eletroquímicas entre a superfície do metal e o meio ambiente, resultando na destruição ou deterioração do metal, conhecida como corrosão do metal.
Para evitar a corrosão do metal, é necessário evitar tanto a corrosão química quanto a eletroquímica.
A corrosão química é o dano causado pela reação química entre a superfície do metal e o meio circundante, em que uma solução eletrolítica eletricamente condutora está presente durante o processo de corrosão e, portanto, a corrente elétrica é gerada.
Esse tipo de corrosão é o mais comum e inclui a corrosão atmosférica, a corrosão do solo, a corrosão da água do mar, a corrosão por solução eletrolítica e a corrosão por sal fundido.
As três principais causas da oxidação do metal são:
1. Umidade: O nível crítico de umidade de muitos metais está entre 50% e 80%, sendo que o aço está em torno de 75%. Se a umidade do ambiente for menor do que a umidade crítica do metal, a taxa de oxidação e corrosão do metal será mais lenta. Por outro lado, se a umidade for mais alta, isso acelerará a ocorrência de ferrugem no metal.
2. Temperatura: Em geral, acredita-se que quando a temperatura de trabalho de um metal atinge 30%-40% de seu ponto de fusão (temperatura absoluta), ele pode ser considerado um ambiente de corrosão de alta temperatura. Quanto mais alta a temperatura, maior a probabilidade de corrosão do metal e mais rápida a taxa de corrosão.
3. Fatores de corrosão: Durante o processamento de determinados metais, podem ser produzidos gases corrosivos, como cloretos e sulfetos, que são fatores diretos que aceleram a oxidação e a ferrugem do metal.
O aço de liga é formado pela adição de elementos de liga aos materiais de aço. Durante esse processo, os elementos básicos elementos de açoO ferro e o carbono interagirão com os elementos de liga recém-adicionados.
Sob tais interações, a estrutura e a substância do aço sofrerão certas mudanças, e o desempenho geral e a qualidade do aço também serão aprimorados.
Portanto, a produção de ligas de aço está aumentando, e sua gama de aplicações está se tornando cada vez mais extensa.
As ligas resistentes à corrosão têm a capacidade de resistir à corrosão do meio, mas não podem ser usadas em ambientes que contenham flúor.
Entre eles, os materiais resistentes à corrosão de metais incluem principalmente três tipos: ligas à base de ferro (ou seja, aço inoxidável), ligas resistentes à corrosão à base de níquel e metais reativos:
1. O aço inoxidável resistente à corrosão refere-se principalmente à série 300 de aço inoxidável, como como 304 que é resistente à corrosão atmosférica ou da água do mar, e a liga resistente à corrosão mais comumente usada - Hastelloy C-276, 316L, 317L, etc.; aço inoxidável austenítico com maior resistência à corrosão, como 904L, 254SMO; aço duplex 2205, 2507, etc.; liga 20 resistente à corrosão contendo Cu, etc.
2. As ligas resistentes à corrosão à base de níquel incluem principalmente as ligas Hastelloy e as ligas Ni-Cu.
Devido à estrutura cúbica de face centrada do próprio níquel, sua estabilidade cristalográfica permite que ele acomode mais elementos de liga, como Cr e Mo, do que Fe, obtendo assim a capacidade de resistir a vários ambientes.
Ao mesmo tempo, o próprio níquel tem uma certa resistência à corrosão, especialmente a resistência à corrosão sob tensão causada por íons cloreto.
Em ambientes corrosivos com forte redução, ambientes complexos de ácidos mistos e soluções contendo íons halogenados, as ligas resistentes à corrosão à base de níquel representadas pelo Hastelloy têm vantagens absolutas sobre os aços inoxidáveis à base de ferro.
3. Os metais reativos, que têm excelente resistência à corrosão, são normalmente representados por Ti, Zr e Ta. O titânio é o representante mais típico, e os materiais de titânio têm amplas aplicações, principalmente em ambientes corrosivos aos quais o aço inoxidável não se adapta.
O princípio de resistência à corrosão do material de titânio é formar um filme de óxido denso em uma atmosfera oxidante para fornecer proteção.
Portanto, ele geralmente não pode ser usado em ambientes corrosivos altamente redutores ou de alta vedação.
Ao mesmo tempo, a temperatura de aplicação do material de titânio é geralmente inferior a 300 graus Celsius. É importante observar que os metais reativos não podem ser usados em ambientes que contenham flúor.
As vantagens do uso de ligas resistentes à corrosão são as seguintes:
1. As ligas não são tão sensíveis à temperatura quanto os revestimentos de borracha e resina e têm menos probabilidade de serem danificadas em condições anormais de operação.
2. Os dispositivos totalmente em liga geralmente não exigem sistemas de resfriamento de emergência.
3. A limpeza e a descalcificação de componentes de liga metálica são muito mais fáceis do que o revestimento, sem a preocupação de danificar o revestimento.
4. A inspeção e o reparo das superfícies de liga também são muito mais fáceis, e somente soldadores qualificados são necessários para o trabalho de reparo.
5. Embora existam certos requisitos para o método de construção e o ambiente dos componentes de liga metálica, eles são muito menos rigorosos do que os dos revestimentos de borracha e resina.
6. As alterações de desempenho dos produtos de liga são geralmente menores do que as da borracha e da resina, que têm prazo de validade. Além disso, a inspeção de materiais de liga é relativamente simples.
Resistência à corrosão: A capacidade de um material metálico de resistir à destruição corrosiva do meio circundante é chamada de resistência à corrosão. Ela é determinada pela composição, pelas propriedades químicas e pela morfologia estrutural do material. O cromo, o níquel, o alumínio e o titânio podem ser adicionados ao aço para formar uma película protetora, enquanto o cobre pode alterar o potencial do eletrodo e o titânio e o nióbio podem melhorar a corrosão intergranular, o que pode melhorar a resistência à corrosão.
Introdução
Os materiais metálicos são amplamente utilizados em vários campos devido à sua versatilidade e acessibilidade, mas sua suscetibilidade à corrosão também afeta seu desempenho, limitando o uso de materiais metálicos.
Para resolver isso, o uso de metais pode ser reduzido ou o contato direto com meios reativos pode ser evitado o máximo possível ao usar materiais metálicos.
Além disso, a proteção contra corrosão eletroquímica pode ser realizada usando o efeito de polarização do yin e do yang para melhorar a proteção dos materiais metálicos. Isso é de grande importância prática para prolongar a vida útil dos materiais metálicos, reduzir os custos de aplicação e melhorar a eficiência da aplicação.
1. Corrosão de materiais metálicos e seus perigos
1.1 Corrosão de materiais metálicos
A corrosão de materiais metálicos refere-se a um fenômeno no qual os materiais metálicos são danificados por reações químicas ou eletroquímicas quando entram em contato com o meio circundante.
Na natureza, a maioria dos metais existe em várias formas de compostos, e a atividade química de elementos metálicos é geralmente maior do que a de seus compostos.
Portanto, esses metais evoluem espontaneamente para seus estados naturais de existência, tornando a corrosão metálica um fenômeno espontâneo e universal inevitável.
De acordo com o mecanismo de material metálico corrosão, a corrosão pode ser normalmente dividida em corrosão química e corrosão eletroquímica.
A corrosão química refere-se ao fenômeno da corrosão que ocorre quando os materiais metálicos entram em contato com não eletrólitos no meio circundante e sofrem reações químicas de oxidação-redução.
Essa é a corrosão que ocorre quando os materiais metálicos estão em soluções orgânicas (hidrocarbonetos aromáticos, petróleo bruto etc.).
A corrosão eletroquímica refere-se principalmente ao fenômeno de corrosão que ocorre quando os materiais metálicos entram em contato com eletrólitos, e a superfície do metal reage quimicamente com a solução eletrolítica para formar corrosão por absorção de hidrogênio ou corrosão por evolução de hidrogênio. Por exemplo, o aço carbono reage com oxigênio, dióxido de carbono e água no ar para formar ferrugem.
1.2 Riscos de corrosão
A corrosão enfraquece a resistência e a propriedades mecânicas do metal materiais, diminuindo sua vida útil e até mesmo tornando os materiais metálicos ineficazes, causando perdas econômicas. De acordo com relatórios, as perdas econômicas da China causadas pela corrosão em 2014 já ultrapassaram 200 bilhões de RMB.
Em escala global, as perdas econômicas causadas pela corrosão são inimagináveis. As perdas causadas pela corrosão também incluem a energia consumida durante a fundição e a reciclagem de metais.
Ao mesmo tempo, a corrosão também pode causar poluição dos recursos terrestres e hídricos. A corrosão também pode causar danos a equipamentos industriais, construções de pontes e navios, resultando em perdas econômicas ou até mesmo representando uma ameaça à segurança pessoal. Muitos acidentes são direta ou indiretamente causados pela corrosão.
Portanto, a pesquisa sobre anticorrosão de materiais metálicos é de grande importância.
2. Fatores que afetam a corrosão
2.1 Razões intrínsecas ao metal
A corrosão do metal tem uma relação estreita com o próprio metal, como as forças geradas na superfície dos materiais metálicos e as características internas, que têm uma relação direta com a corrosão do metal. Os metais com formas externas regulares e estruturalmente intactas geralmente têm melhor resistência à corrosão do que os metais com defeitos na superfície.
Quando as forças internas estão concentradas, a taxa de corrosão acelerada do metal pode ameaçar a qualidade do metal e causar danos maiores à superfície do metal.
2.2 Condições externas do metal
As principais causas externas de aceleração da corrosão do metal incluem:
(1) Meio operacional. O fator mais significativo que afeta os materiais de aço nos meios operacionais é o valor do pH, que é um índice importante para distinguir as soluções eletrolíticas. Portanto, o impacto do valor do pH no grau de corrosão é complexo.
(2) Mudanças na temperatura. Em geral, quanto mais alta a temperatura, mais rápida é a taxa de corrosão do metal.
(3) Diferenças de pressão. Em geral, o aumento da pressão aumenta a solubilidade do gás na solução, fazendo com que a área de corrosão do metal se expanda até se espalhar gradualmente por toda a superfície do metal.
3. Prevenção da corrosão do metal
3.1 Proteção da superfície metálica
Existem dois métodos de tratamento, a saber, fosfatação e cloração.
Fosfatização de metais:
Depois de remover o óleo e a ferrugem dos produtos de aço, eles são imersos em uma solução composta de metal e íons de carbonato. Após o tratamento com uma solução contendo fosfatos de Zn, Mn, Cr, Fe etc., forma-se uma película insolúvel de sal de fosfato na superfície do metal, que forma um componente insolúvel em água.
Esse processo é chamado de tratamento com fosfato. A cor do filme de fosfato muda de cinza escuro para cinza preto e tem de cinco a vinte mícrons de espessura, com forte resistência à erosão anticorrosiva.
A estrutura do filme de fosfato tem muitos poros, absorve facilmente a tinta e, se usado na parte inferior da camada de tinta, pode aumentar sua resistência anticorrosiva.
Cloração de metal: Os produtos de aço são tratados com uma mistura de cloreto de sódio e solução de nitrito de sódio após o tratamento a quente, e uma película azul de óxido de ferro é formada na superfície, que é chamada de "azul". Essa película de hidrogênio é flexível e lubrificante, e não afeta a precisão das peças.
Equipamentos de precisão, como aço para molas e fios finos de ferro, bem como componentes de equipamentos ópticos, podem ser usados para tratamento azul.
Outro método anticorrosivo é o revestimento não metálico: a superfície metálica revestida com plástico é melhor do que a da tinta, a camada de cobertura plástica é delicada e lisa, a cor é muito brilhante e tem a função de corroer a erosão e a decoração. Cerâmica contendo SiO2como as cerâmicas de vidro com alto teor de SiO2, têm bons efeitos anticorrosivos contra a erosão.
3.2 Tecnologia de revestimento anticorrosivo para serviços pesados
O processo de revestimento de revestimentos anticorrosivos para serviços pesados é muito elegante e simples, e ainda é usado em muitos lugares. De acordo com o desenvolvimento da tecnologia de revestimento, o revestimento anticorrosivo da superfície da ponte de aço é a chave para a anticorrosão de pontes de aço.
Nesse sentido, tanto os revestimentos de marcas estrangeiras quanto os revestimentos nacionais de marcas antigas têm processos e tipos de revestimento anticorrosivo semelhantes, que são compostos de muitos sistemas de revestimento, incluindo primer, revestimento intermediário e acabamento.
Os tipos de revestimentos são primer de epóxi rico em zinco, revestimento intermediário de epóxi mica e óxido de ferro, poliuretano epóxi e acabamento colorido de epóxi e acabamento de borracha clorada, etc. O aço e o ambiente corrosivo são separados pelo revestimento de revestimentos.
No efeito passivo de resistência à corrosão do sistema de revestimento, o primeiro primer de fábrica tem um efeito passivo de resistência à corrosão, mas o efeito de esterilização não é ideal.
Sob a proteção catódica do primer anticorrosivo, se o pó de zinco e o primer rico em zinco forem adicionados, isso ajudará na proteção catódica do aço.
3.3 Tecnologia anticorrosão por pulverização a quente
Há dois tipos de revestimentos por spray: spray de chama e spray de arco. Pulverização por chama: sua fonte de calor é o gás combustível, seu método é derreter o fio metálico e o pó, depois atomizar e pulverizar na superfície do objeto.
O spray de chama de O2 e C2H2 foi o spray anticorrosivo inicial das pontes de aço europeias e americanas e obteve efeitos anticorrosivos significativos.
Pulverização por arco: o princípio anticorrosivo da pulverização por arco consiste em usar um dispositivo de pulverização por arco, aquecer, derreter, atomizar e pulverizar dois fios metálicos carregados para produzir revestimentos anticorrosivos, bem como revestimentos compostos anticorrosivos de longa duração com vedação orgânica.
3.4 Tecnologia de implantação de íons
A tecnologia de implantação de íons foi desenvolvida na década de 1970 e é uma tecnologia de modificação de superfície, diferente das tecnologias de revestimento comuns, como galvanoplastia, galvanoplastia de lítio e deposição de vapor químico.
É uma nova técnica que usa impactos de alta energia em alta velocidade para alterar as características da superfície, e os íons de alta energia são rapidamente implantados na superfície do substrato em um estado de vácuo, o que pode tornar a estrutura da superfície mais densa, implantar na superfície do substrato soluções sólidas altamente saturadas, fases metaestáveis e ligas não cristalinas e equilibradas e, assim, melhorar a resistência à corrosão e à erosão da superfície do substrato.
Por exemplo, a implantação de íons em metais é usada para melhorar as propriedades químicas da superfície e aprimorar a função anticorrosiva e de erosão da superfície do metal. A modificação de superfícies de ligas de alumínio e zinco já era um ponto importante de pesquisa quando a tecnologia de implantação de íons foi desenvolvida.
Nos últimos anos, a tecnologia de implantação de íons tem sido gradualmente aplicada às ligas de magnésio para melhorar sua capacidade anticorrosiva.
3.5 Tecnologia anticorrosiva de galvanização por imersão a quente
A galvanização por imersão a quente é uma tecnologia anticorrosiva usada para revestimentos de metal como zinco, estanho, chumbo e outros metais de baixo ponto de fusão.
Os revestimentos de metal são produzidos pela imersão do metal em um banho de metal fundido. Essa tecnologia é amplamente utilizada para a produção de chapas finas de aço e recipientes de armazenamento de alimentos, bem como para resistência à corrosão química e revestimento de cabos elétricos.
A galvanização de alumínio por imersão a quente é usada principalmente para a proteção contra a oxidação em alta temperatura de componentes de aço.
À medida que a demanda por revestimentos anticorrosivos e o controle de custos no processo de fabricação aumentam, a tecnologia de galvanização por imersão a quente está evoluindo gradualmente para o desenvolvimento da tecnologia de revestimento de ligas metálicas.
3.6 Tecnologia de proteção eletroquímica contra corrosão
Com base na teoria relacionada em eletroquímica, o "método de proteção eletroquímica" é usado em dispositivos metálicos e se torna o cátodo da célula de corrosão, evitando ou reduzindo a corrosão e a erosão do metal.
O primeiro método é o "método de proteção por ânodo de sacrifício", que usa um metal ou liga com um potencial de eletrodo inferior ao do metal protegido como ânodo, fixado no metal protegido para formar um "eletrodo de corrosão", protegendo assim o metal como cátodo. O zinco, o alumínio e as ligas são comumente usados como ânodos de sacrifício.
Esse método é usado principalmente para proteger vários dispositivos metálicos localizados no mar, como o casco de navios, e para aumentar a resistência à corrosão de dispositivos como tanques de óleo e oleodutos.
O segundo método é aplicar corrente externa, usando o metal protegido e outro eletrodo adicional como os dois polos da bateria, de modo que o metal fique protegido como cátodo sob a ação da corrente direta externa.
Esse método é usado principalmente para evitar a corrosão e a erosão de dispositivos metálicos pelo solo, pela água do mar e pela água do rio.
Conclusão
Concluindo, os materiais metálicos têm um importante valor de aplicação, e a proteção contra corrosão de materiais metálicos também é um importante tópico de pesquisa para os profissionais de tecnologia.
Recentemente, com a pesquisa aprofundada do trabalho de corrosão de materiais metálicos, a tecnologia e o processo anticorrosão de materiais metálicos alcançaram alguns resultados.
No entanto, alguns novos materiais com forte resistência à corrosão têm sua promoção e uso restritos por motivos de custo, e alguns métodos de processo anticorrosão também enfrentam problemas como danos ao meio ambiente, alto custo de processo e condições operacionais complicadas.
Portanto, pesquisas adicionais sobre medidas de proteção contra corrosão para materiais metálicos ainda têm um valor de pesquisa importante e significado prático.
Resistência à corrosão de metais não ferrosos e suas ligas
| Tabela de seleção de uso de material metálico | ||||||||||||||
| Fluido | material | |||||||||||||
| aço carbono | ferro fundido | 302/304 | 316 | bronze | Monel | Hastelloy B | Hastelloy C | aço inoxidável | titânio | Cobalto-cromo | 416 | 440C | 17-4PH | |
| aço inoxidável | aço inoxidável | 20# | Liga6# | aço inoxidável | aço inoxidável | |||||||||
| acetaldeído | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | I、L | I、L | A | A | A |
| Ácido acético, gás | C | C | B | B | B | B | A | A | A | A | A | C | C | B |
| Ácido acético, vaporização | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | C | C | B |
| Ácido acético, vapor | C | C | A | A | B | B | I、L | A | B | A | A | C | C | B |
| acetona | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| acetileno | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| álcool | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Sulfato de chumbo | C | C | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| amônia | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L |
| cloreto de amônio | C | C | B | B | B | B | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
| Nitrato de amônio | A | C | A | A | C | C | A | A | A | A | A | C | B | I、L |
| Fosfato de amônio (monobásico) | C | C | A | A | B | B | A | A | B | A | A | B | B | I、L |
| sulfato de amônio | C | C | B | A | B | A | A | A | A | A | A | C | C | I、L |
| Sulfito de amônio | C | C | A | A | C | C | I、L | A | A | A | A | B | B | I、L |
| anilina | C | C | A | A | C | B | A | A | A | A | A | C | C | I、L |
| benzeno | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Ácido benzoico | C | C | A | A | A | A | I、L | A | A | A | I、L | A | A | A |
| ácido bórico | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| butano | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| cloreto de cálcio | B | B | C | B | C | A | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| Hipoclorito de cálcio | C | C | B | B | B | B | C | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| Ácido carbólico | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| Ácido carbólico | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Dióxido de carbono (seco) | C | C | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Dióxido de carbono (úmido) | A | A | A | A | C | B | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| dióxido de carbono | B | B | B | B | A | A | B | A | A | A | I、L | C | A | I、L |
| tetracloreto de carbono | C | C | B | B | B | A | A | A | A | I、L | I、L | A | A | A |
| Ácido carbônico H2C03 | A | A | B | B | B | A | A | A | A | C | B | C | C | C |
| Cloro, seco | C | C | C | C | C | C | C | B | C | A | B | C | C | C |
| Cloro, úmido | C | C | C | C | B | C | C | A | B | C | B | C | C | C |
| Cloro líquido | C | C | C | B | C | A | C | A | C | A | B | C | C | C |
| Ácido crômico H2Cr04 | A | A | A | A | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Gás de forno de coque | C | C | B | B | B | C | I、L | A | A | A | I、L | A | A | A |
| sulfato de cobre | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| etano | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| éter | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| Cloroetano | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A | A | A | A |
| etileno | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | A | I、L | A | A | A | A |
| glicol | C | C | C | C | C | C | C | B | C | A | B | C | C | I、L |
| Cloreto férrico | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Metilcetona HCHO | I、L | C | B | B | A | A | A | A | A | C | B | C | C | B |
| Formaldeído HCO2H | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| Freon, úmido | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| Freon, seco | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| Gasolina, refinada | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Ácido clorídrico, vaporização | C | C | C | C | C | C | A | B | C | C | B | C | C | C |
| Ácido clorídrico, livre | C | C | C | C | C | C | A | B | C | C | B | C | C | C |
| Ácido fluorídrico, vaporização | B | C | C | B | C | C | A | A | B | C | B | C | C | C |
| Ácido fluorídrico, livre | A | C | C | B | C | A | A | A | B | C | I、L | B | B | I、L |
| hidrogênio | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A |
| peróxido de hidrogênio | I、L | A | A | A | C | B | A | B | A | A | I、L | B | B | I、L |
| Sulfeto de hidrogênio, líquido | C | C | A | A | C | C | A | A | B | A | A | C | C | I、L |
| hidróxido de magnésio | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L |
| Metiletilcetona | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| gás natural | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| ácido nítrico | C | C | A | B | C | C | C | B | A | A | C | C | C | B |
| oxalato | C | C | B | B | B | B | A | A | A | B | B | B | B | I、L |
| oxigênio | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| metanol | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | A |
| Óleo lubrificante, refinado | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Ácido Fosfórico, Vaporização | C | C | A | A | C | C | A | A | A | B | A | C | C | I、L |
| Ácido fosfórico, livre | C | C | A | A | C | B | A | A | A | B | A | C | C | I、L |
| Vapor de ácido fosfórico | C | C | B | B | C | C | A | I、L | A | B | C | C | I、L | |
| Ácido pícrico | C | C | A | A | C | C | A | A | A | I、L | I、L | B | B | I、L |
| clorito de cálcio | B | B | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| Hidróxido de potássio | B | B | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | B | B | I、L |
| propano | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Colofônia, colofônia | B | B | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| Acetato de sódio, carbonato de sódio, cloreto de sódio | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Cromato de sódio | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | A |
| hidróxido de sódio | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | B | B | B |
| hipoclorito de sódio | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Tiossulfato de sódio | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | B | B | A |
| Dicloreto de estanho | C | C | C | C | B-C | B-C | C | A | B | A | I、L | C | C | I、L |
| Ácido duro | C | C | A | A | C | C | A | A | A | A | I、L | B | B | I、L |
| Solução de sulfato | B | B | C | A | C | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| enxofre | A | C | A | A | B | B | A | A | A | A | B | B | B | I、L |
| Dissulfeto de oxigênio seco | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| Dióxido de enxofre seco | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Ácido sulfúrico, vaporização | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | B | B | I、L |
| Ácido sulfúrico, livre | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | B | B | I、L |
| Sulfito | C | C | C | C | C | C | A | A | A | B | B | C | C | C |
| Alcatrão | C | C | C | C | B | B | A | A | A | B | B | C | C | C |
| Sulfito | C | C | B | B | B | C | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
| Alcatrão | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Trifluoroetileno | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| terebintina | B | B | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A |
| Vinagre | C | C | A | A | B | A | A | A | A | I、L | A | C | C | A |
| Água, abastecimento de água da caldeira | B | C | A | A | C | A | A | A | A | A | A | B | A | A |
| Água, água destilada | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| água do mar | B | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | C | C | A |
| Cloreto de zinco | C | C | C | C | C | C | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
| sulfato de zinco | C | C | A | A | B | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| Símbolo: | A - Capaz de ser aplicado com sucesso ou está sendo aplicado atualmente | |||||||||||||
| B - Atenção ao processo de candidatura | ||||||||||||||
| C - Não pode ser aplicado | ||||||||||||||
| I.L. - Falta de informações | ||||||||||||||
| Esta tabela é usada para descrever como selecionar o material apropriado ao reagir com um fluido. As recomendações da tabela não são absolutas, pois a corrosividade dos materiais está relacionada a fatores como concentração do fluido, temperatura, pressão e impurezas. Portanto, é preciso enfatizar que essa tabela serve apenas como um guia. | ||||||||||||||
| Monel | ||||||||||||||
| Hastelloy "B"、（"C"） | ||||||||||||||
| Aço inoxidável # 20-Durimet20 | ||||||||||||||
| Liga de cobalto e cromo # 6-Alloy6 (Co Cr) | ||||||||||||||
Resistência à corrosão de metais não ferrosos e ligas
No setor, o aço é chamado de metal negro, enquanto todos os outros metais são chamados de metais não ferrosos. Os metais não ferrosos e suas ligas são frequentemente usados para fabricar equipamentos de tratamento de água, recipientes para produtos químicos e componentes de equipamentos relacionados devido à sua boa resistência à corrosão e ao desempenho em baixas temperaturas.
Cobre e suas ligas
O cobre e suas ligas têm alta condutividade, condutividade térmica, plasticidade e capacidade de trabalho a frio, além de boa resistência à corrosão em muitos meios.
1. Cobre puro
Também conhecido como cobre vermelho. O cobre é relativamente estável em condições atmosféricas gerais, condições atmosféricas industriais e condições atmosféricas marinhas, além de ser estável em álcalis e ácidos não oxidantes de fraca a média intensidade.
Se a solução contiver oxigênio ou oxidantes, a corrosão será mais grave. O cobre não é resistente à corrosão por sulfetos (como o H2S).
O cobre tem alta condutividade, condutividade térmica, plasticidade e boas propriedades de processamento, além de boa trabalhabilidade a frio. Entretanto, o cobre tem baixa resistência, baixa capacidade de fundição e baixa resistência à corrosão em alguns meios, e raramente é usado como material estrutural.
2. Ligas de cobre
As ligas de cobre mais comuns são o latão e o bronze.
1）Crass
Uma liga de cobre e zinco é chamada de latão. Para melhorar seu desempenho, estanho, alumínio, silício, níquel, manganês, chumbo, ferro e outros elementos são frequentemente adicionados, formando uma liga especial de latão.
Características: As propriedades mecânicas estão intimamente relacionadas ao teor de zinco; a capacidade de fundição é boa; a resistência à corrosão é boa; o latão com teor de zinco superior a 20% pode causar rachaduras por corrosão sob tensão em atmosferas úmidas, água do mar, água de alta temperatura e alta pressão, vapor e todos os ambientes que contenham amônia após o trabalho a frio.
O latão é suscetível à corrosão por dezincificação em soluções neutras, água do mar e soluções de decapagem ácida após recozimentoque pode ser evitado com a adição de 0,02% de arsênico ao latão.
2）Bronze
Todas as ligas de cobre nas quais o principal elemento adicionado não é o zinco, mas o estanho, o alumínio, o silício e outros elementos são comumente chamadas de bronze. Os bronzes comuns incluem bronze de estanho, bronze de alumínio e bronze de silício.
Características: O bronze de estanho tem pior capacidade de fundição do que o latão e melhor resistência à corrosão do que o cobre e o latão puros, mas baixa resistência à corrosão ácida.
O bronze de alumínio tem melhores propriedades mecânicas do que o bronze de latão e de estanho e maior resistência à corrosão em atmosferas, água do mar, ácido carbônico e a maioria dos ácidos orgânicos do que o bronze de latão e de estanho.
O bronze de silício tem propriedades mecânicas superiores às do bronze de estanho e um preço mais baixo, além de boa capacidade de fundição e propriedades de processamento de pressão a frio e a quente.
Alumínio e suas ligas
1. Alumínio
Características: O alumínio tem baixa densidade, com gravidade específica de 2,7, cerca de um terço do cobre; tem boa condutividade, condutividade térmica, plasticidade e capacidade de trabalho a frio, mas baixa resistência, que pode ser melhorada pela deformação a frio; pode suportar vários processos de pressão.
O alumínio é um elemento de potencial de eletrodo altamente negativo, e o alumínio também é estável em meios oxidantes fortes e ácidos oxidantes (como o ácido nítrico).
Os íons de halogênio têm um efeito destrutivo sobre o filme de óxido de alumínio, portanto, o alumínio não é resistente à corrosão em ácido fluorídrico, ácido clorídrico, água do mar e outras soluções que contêm íons de halogênio.
Aplicativos: amplamente utilizado na fabricação de reatores, trocadores de calor, resfriadores, bombas, válvulas, vagões-tanque, acessórios para tubos, etc.
O alumínio puro tem baixa resistência, mas se alguns elementos como cobre, magnésio, zinco, manganês, silício etc. forem adicionados ao alumínio
Titânio e suas ligas:
1. Titânio puro:
Características: O titânio puro é um elemento reativo. Ele tem boas propriedades de passivação, com uma película passivadora estável que demonstra boa resistência à corrosão em muitos ambientes. Ele é conhecido como o "rei da resistência à corrosão da água do mar".
Em altas temperaturas, o titânio é altamente ativo quimicamente e reage violentamente com elementos como halogênios, oxigênio, nitrogênio, carbono e enxofre.
Em geral, o titânio não sofre corrosão por pite e, com exceção de alguns meios específicos (como ácido nítrico esfumaçado e solução de metanol), não sofre corrosão intergranularO titânio tem baixa sensibilidade a rachaduras por corrosão sob tensão e tem boas propriedades anticorrosivas contra fadiga, além de boa resistência à corrosão em frestas.
2. Ligas de titânio:
Características: As propriedades mecânicas e de resistência à corrosão das ligas de titânio são significativamente melhores em comparação com o titânio puro.
Na indústria, as ligas de titânio são usadas em vez de titânio puro. As principais formas de corrosão em ligas de titânio são craqueamento de hidrogênio e rachaduras por corrosão sob tensão.
Níquel e suas ligas:
1. Níquel:
Características: O níquel tem uma resistência à corrosão muito alta em todas as faixas de temperatura e concentração de soluções alcalinas e em todos os tipos de álcalis fundidos.
No entanto, o níquel não é muito resistente à corrosão em ambientes que contêm gases de enxofre, água de amônia concentrada e soluções de amônia fortemente aeradas, bem como ácidos de oxigênio e ácido clorídrico.
O níquel tem alta resistência, alta plasticidade e resistência ao frio, podendo ser laminado a frio em chapas muito finas e trefilado em fios finos.
O níquel é raro e caro e é usado principalmente na engenharia de tratamento de água e na engenharia química para fabricar equipamentos para meios alcalinos e em processos nos quais os íons de ferro causariam interferência catalítica e o aço inoxidável não pode ser usado.
2. Ligas de níquel:
A liga Monel em ligas de Ni-Cu tem boas propriedades mecânicas e usinabilidade, é fácil de processar sob pressão e de cortar e tem boa resistência à corrosão. Ela é usada principalmente para peças e equipamentos resistentes à corrosão que trabalham sob cargas de alta temperatura.
A liga Hastelloy (0Cr16Ni57Mo16Fe6W4) em ligas Ni-Mo é resistente a todas as concentrações de ácido clorídrico e fluorídrico em temperatura ambiente.
A liga Inconel (0Cr15Ni57Fe) em ligas Ni-Cr tem boas propriedades mecânicas em altas temperaturas e alta resistência à oxidação, e é um dos poucos materiais que podem resistir à corrosão de MgCl2 concentrado.
Neste artigo, apresentamos o que é liga metálica, explicamos a diferença entre corrosão e ferrugem e analisamos detalhadamente as vantagens das ligas resistentes à corrosão e o uso de ligas resistentes à corrosão. Além disso, também discutimos em detalhes os fatores que afetam a resistência à corrosão dos materiais metálicos. Por fim, fornecemos uma tabela de desempenho de resistência à corrosão dos principais materiais metálicos e analisamos a resistência à corrosão de metais não ferrosos e suas ligas.
Depois de ler isso, acredito que agora você tem uma resposta clara para a pergunta "A liga metálica enferruja?".
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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