Электрохимические исследования локальной коррозии стали 40Х13 в условиях различного анионного сосотава среды

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
77

ФИЗИКА. ХИМИЯ
2011. Вып. 1

УДК  541.138

Т.Г. Круткина., Е.Г. Клешнина

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ 40Х13 
В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНОГО АНИОННОГО СОСТАВА СРЕДЫ

Проведены экспериментальные исследования процесса формирования пассивного состояния стали 40Х13 в слабощелочных средах. Установлено влияние величины анодного потенциала на закономерности перехода сплава 
в пассивное состояние, сделаны предположения о составе пассивирующих соединений, образующихся при 
анодной поляризации на поверхности сплава. Определено влияние присутствия хлоридов и сульфатов в боратном буферном растворе на пассивацию и локальную активацию поверхности исследуемой стали. 

Ключевые слова: хромсодержащие стали, электрохимическая коррозия, пассивное состояние, локальная активация, хлориды, сульфаты, питтинговая коррозия.

Хромсодержащие стали широко применяют для изготовления конструктивных элементов, ра
ботающих в различных агрессивных средах (влажная атмосфера, морская вода, кислоты, растворы 
солей и др.). Высокая коррозионная стойкость обеспечивается переходом стальных материалов в пассивное состояние. Внимание исследователей продолжает привлекать вопрос объяснения закономерностей формирования пассивного состояния и влияние различных факторов на его устойчивость. Установлено, что повышение коррозионной стойкости хромсодержащих сплавов при увеличении содержания хрома в составе сплава происходит скачкообразно [1]. Показано, что резкие изменения активного растворения, пассивируемости и питтингостойкости сплавов Fe-Cr происходит при достижении составов, соответствующих вхождению хрома в определенные структурные составляющие кристаллической решетки [2].

Улучшение коррозионной устойчивости сплавов, содержащих 13 % Cr (состав, при котором 

сплавы Fe-Cr приобретают свойства нержавеющих), объясняли обогащением поверхности оксидной 
пленки хромом. Позже появились данные об изменениях электронного состояния компонентов сплава, которое приводит к изменениям электронной плотности на атомах железа, их хемосорбционной 
способности и пассивируемости всего сплава [3-7]. 

Электрохимическая коррозия металлов представляет собой самопроизвольное разрушение метал
лических материалов вследствие электрохимического взаимодействия с окружающей электропроводящей средой. Наиболее опасной электрохимической коррозией является локальная (питтинговая) коррозия. Кроме содержания хрома, то есть соотношения компонентов в сплаве, на коррозионноэлектрохимическое поведение сплавов Fe-Cr и устойчивость их к локальным коррозионным повреждениям большое влияние оказывает состав среды, в частности присутствие ионов, например, таких как 
сульфаты и хлориды, существенное значение имеет рН среды. Установлено, что в кислых растворах
сульфат-ионы относительно слабо влияют на процесс пассивации, протекающий на поверхности сплавов Fe-Cr [8]. В ряде исследований отмечается также высокая устойчивость железохромовых сплавов в 
хлоридсодержащих средах, пассивность которых не нарушается  хлоридами вплоть до потенциала перепассивации даже при повышенных температурах (до 70°С) [9]. Вследствие широкого использования 
железохромовых сплавов практически важными являются исследования устойчивости этих конструкционных материалов в средах с разным анионным составом и различными значениями рН.

Экспериментальная часть

Сталь 40Х13 является высоколегированной сталью мартенситного класса, применяется в про
изводстве режущего, мерительного и хирургического инструментов, пружин, карбюраторных игл, 
предметов домашнего обихода, клапанных пластин компрессоров и др. в различных агрессивных 
средах. Состав стали 40Х13 в вес. %: 12-14 %Сr; до 0,6% Ni; до 0,6% C, Si, Mn; до 0,03% S, P. Исследования устойчивости сплава к локальной коррозии проведены в слабощелочных средах с рН=9,20. 
Электрохимические характеристики растворения, пассивации и локальной активации поверхности 
исследуемого сплава получены потенциодинамическим и гальваностатическим методами с помощью 
потенциостата П-5827М в трехэлектродной ячейке.