ЭСГ/Ржавление

Материал из Wikilivres.ru
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Ржавление
Энциклопедический словарь Гранат
Brockhaus Lexikon.jpg Словник: Речь Посполитая — Род. Источник: т. 36 ч. II (1933): Речь Посполитая — Род, стлб. 135—138


Ржавление, процесс порчи железа и стали, заключающийся в том, что при некоторых условиях металл быстро и неравномерно покрывается с поверхности слоем окислов железа, и эта ржавчина постепенно проникает внутрь металла, превращая его в бесформенную, рыхлую массу (см. XX, 151/52, прил. 18). Потребление железа и его сплавов с каждым годом быстро увеличивается, достигая еоіни миллионов тонн в год, и перед человечеством встает грозный призрак близкого истощения железо-рудных запасов'. Поэтому потеря железа от Р., достигающая очень больших цифр (при чем металл почти бесследно распыляется и превращается в мертвое «летаргическое» состояние, из которого восстановление в «работоспособный металл» требует затраты вчетверо большего по весу количества драгоценного, тоже исчезающего на земле, топлива), является колоссальным расточительством, на борьбу с которым устремляются научные силы, стремящиеся разгадать довольно темную сущность процесса Р. и выдвинуть меры борьбы с ним всевозможными предохранительными средствами.

Требуется разрешить три проблемы: 1) нахождении разных сплавов железа, способных противостоять Р., 2) раскрытия действительной сущности процесса Р. и 3) сущности процессов предохранения от Р. Способность некоторых железных предметов противостоять Р. иллюстрируется известным историческим памятником глубокой древности—железной колонной у индийского храма в Дели (Dehli), металл которой сохранился в полной неприкосновенности и представляет предмет изучения металлургов, стремящихся разгадать этот утраченный секрет. Металлурги достигли в последнее время громадных успехов в получении т. н. нержавеющей стали (см. сталь, XLI, 4. 4, 319/20, прил. 15/16 сл.), которая быстро входит во всеобщее употребление. Получение сплавов, сопротивляющихся Р. — это первая фаза борьбы с Р. Вторая фаза заключается в изучении «пассивных» условий состояния нейтральности к Р., в которые железо может быть поставлено и которое оно способно удерживать. Здесь возникает спор между различными теориями Р., каковы: теория растворения, теория разъедания и электролитическая теория. Третья фаза борьбы с Р. заключается в предохраняющем покрытии железа веществами, способными противостоять Р., напр., металлами: цинком, оловом, медью и свинцом, или масляными красками, эмалями, лаками и асфальтирующими материалами, или в наведении высоких окислов железа на поверхности (процессы Базер-Барф, Уэлс и Спеллер). Разнообразные теории Р. выдвигают влияние различных элементов, присутствующих в железе при производстве его, или наружных факторов, окружающих металл, — кислорода, углекислоты и влажности, кислот и солей в растворах, разъедающих и растворяющих кристаллы железа. Наука в последнее время склоняется к утверждению, что Р. железа, подобно разъеданию иди коррозии других металлов, представляет электрохимическое явление.

Почти все химические элементы вступают в раствор или в соединение с железом. Присутствие самых ничтожных количеств примесей меняет коренным образом физические свойства железа. Металлургия добивается устранения из железа даже тысячных долей процента вредно действующих элементов, как, напр., фосфора и серы. Марганец тоже постоянно попадает в железо при металлургических процессах, а между тем увеличение содержания марганца в железе заметно изменяет электропроводность железа. Кроме того, марганец привлекает вместе с собой серу и посторонние элементы в жидкий металл, которые при остывании выделяет неоднородые смеси в виде так наз. зегрегации, заметно нарушающей однородность массы металла. В обычных условиях железо и сталь не однородны по структуре и составу. Когда такой металл погружается или даже соприкасается с электролитом, то на поверхности происходит явление электролиза и быстрое Р. Коррозия всех металлов происходит более или менее благодаря электрохимическому действию. Прежде чем металл подвергается нападению со стороны различных факторов, при обычной температуре, в присутствии воды, он должен сначала перейти в раствор и, переходя в раствор, ионизируется (см. электрохимия). По Нернсту и теории растворов, все металлы имеют определенное давление раствора, которое проявляется, пока не уравновесится осмотическим давлением. Железо разнится от других металлов при коррозии в одном существенном направлении. Р. железа не происходит равномерно по поверхности; наоборот, железо разъедается быстро в некоторых слабых местах. Эффект этого действия электролиза особенно ясно проявляется действием особого реактива «фероксил». Вкратце электрохимическое объяснение Р. железа таково: железо имеет определенное напряжение раствора, даже когда железо химически чисто и растворяется в химически чистой воде. Напряжение раствора изменяется от присутствия примесей и посторонний веществ в металле и в растворе. Эффект малейшей зегрегации в металле или даже неодинаковых напряжении и деформаций на поверхности выводит поверхность металла из равновесия, и напряжение раствора будет больше в некоторых точках, чем в других. Точки, или полюсы наибольшего давления раствора будут электроположительны по отношению к точкам наименьшего давления, и в случае, если точки поверхности находятся в соприкосновении через электропроводящую пленку, появляется электрич. ток. Если этой пленкой является вода или жидкость, то чем выше ее электропроводность, тем быстрее железо переходит в раствор в электроположительных местах и тем быстрее происходит Р. Положительные водородные ноны (Н+) передвигаются в отрицательные площадки, отрицательные гидроксиловые ионы (ОН-) — в положительные. Кислота всегда высоко диссоциирована в растворе, а вода только слегка. Поэтому присутствие кислоты увеличивает концентрацию водородных ионов. Ионизация всегда имеет место во всяком растворе неорганических смесей, и даже чистейшая вода слегка диссоциируется на ее составные ионы (Н+) и (ОН-). Чем более ионизирован раствор, тем выше его электропроводность и тем быстрее порча лежащего под ним железа. Если концентрация водородных ионов достаточно высока, напр, при высокой кислотности раствора, то водородные ионы обменивают свои электростатические заряды с железом, выпадающим в раствор, и тогда выделяется из системы газообразный водород. При обычном Р. кислотность не так высока, водородные ионы поляризуются кругом положительных полюсов, и образуется так наз. электрическая двойная оболочка Гельмгольца. Этот поляризационный эффект противодействует Р. и замедляет его действие. Как только железо выпадет в раствор, концентрация водной окиси железа растет, но железная реакция появляется в одних местах, а водородно-кислородная в других. Теперь кислород атмосферы, присутствующий в растворе, вступает в действие, и железные ионы окисляются в нерастворимые железистые соединения, производящие проникновение ржавчины, и действие гидролиза продолжается. Образование нерастворимых железистых карбонатов и водных окислов производит красную водную окись железа, которая и есть известная всем «ржавчина». Забои, царапины или поранения всякого рода на поверхности стали неизменно становятся электроположительными по отношению к окружающему пространству и образуют центры Р. Известно, что наибольшее Р. паровых котлов происходит в местах подсечек или повреждений листов, становящихся центрами быстрого разъедания. Валькер и др. показали, что полярность производится напряжениями металла на поверхности, что тоже вызывает в этих местах концентрацию Р. Р. является результатом широкого круга различных причин, разделяющихся на электрические, химические и механические. Поверхность стали, которая конденсирует влажность атмосферы, всегда находится в состоянии электрического напряжения и полярности.

Предохранение железа и стали от ржавчины производится различными средствами. Железные изделия покрываются с поверхности тонким слоем стойких к окислению металлов: цинка, олова, меди и свинца. Таким образом предохраняются от Р. крыши, телеграфные проволоки, кабели, канаты, гвозди, винты, болты, фиттинги, баки, сосуды, посуда, трубы и цепи. Простым средством от Р. служит окраска различными масляными красками и составами, асфальтировка, цементировка и т. д. Так защищаются железные мостовые и стропильные конструкции, паровозы, вагоны, дымовые трубы, газовые и масляные резервуары, водяные трубы, котлы с поверхности, суда, трамвайные мачты, почтовые ящики, машинные части. Предохранением от ржавчины служит также покрытие изделий лаками, эмалями и другими составами, что применяется для небольших изделий, предметов домашней обстановки, посуды, инструментов и т. д. Предохранением поверхности железа от ржавчины служат процессы, образующие корочку магнитной окиси, фосфатов, процессы нитрации, хромирования или образования других защитных поверхностных соединений: так обрабатываются стволы оружия, калибры, инструменты и пр.

Литература: А. Гавриленко, «Механ. технология металлов», 1913, ч. I; Г. Краузе, «Рецепты для мастерских», 1928; A. S. Cushman и В. A. Gardner, «Corrosion and preservation of iron and steel», L, 1910; L. Wilson, «Corrosion of iron», L., 1929; W. Waiter, «The electrolytic theory of the corrosion of iron and its application», 1909; U. R. Evans, «The corrosion of metals»;,; 1926; F. N. Speller, «Corrosion: Causes and Prevention», 1926; R. Schäfer, «Rostfreie Stähle», 1928; J. Monypenny, «Stainless Iron and Steel», 1927; F. Spitzer, «Rezepte für Werkstatt», 1929; S. Saehsrnberg, «Mechanische Technologie der Metalle», 1924; W. Pochrand, «Mechanische Technologie für Maschinenfeohnker», 1929; B. Rawdon, «Protective metallic coatings» N.Y., 1928; G. Buchner, «Hilfsbuch für. Metalltecimiker», 1923, гл. II и IV; H. Suida и В. Salvoierra, «Rosô Schutz ü. Rostschmizaastrich», 1931.

А. Бриткин.