Протикорозійний захист вуглецевих сталей дифузійними покриттями на основі хрому та силіцію

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorПогребова, Інна Сергіївна
dc.contributor.authorЯнцевич, Кароліна Віталіївна
dc.date.accessioned2025-05-27T11:21:36Z
dc.date.available2025-05-27T11:21:36Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractЯнцевич К.В. Протикорозійний захист вуглецевих сталей дифузійними покриттями на основі хрому та силіцію. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.14 – Хімічний опір матеріалів та захист від корозії. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена захисту металів від корозії, підвищенню надійності та довговічності сталевого обладнання шляхом нанесення дифузійних хромосиліцидних покриттів газовим методом в атмосфері хлору. В роботі наведено результати теоретичних розрахунків рівноважного складу багатокомпонентних систем за участю хрому, силіцію, вуглецю, заліза, кисню, хлору, що дало можливість визначити ймовірний склад газової та конденсованої фаз, оптимальні параметри процесу насичення сталей хромом та силіцієм. Визначено найбільш термодинамічно імовірні хімічні реакції, що мають місце при комплексному насиченні сталей силіцієм та хромом. На основі отриманих даних запропоновано і експериментально підтверджено раціональний склад вихідних реагентів, температурні інтервали проведення дифузійного насичення сталей хромом та силіцієм. Встановлено склад, структуру, мікротвердість, мікропоруватість покриттів. Встановлено, що отримані хромосиліцидні покриття володіють високою жаростійкістю в атмосферному повітрі до 1000 С. Процес окиснення хромосиліційованих сталей 20, 45, У10А в інтервалі температур 800 – 1000 С підпорядковується параболічному закону, що свідчить про дифузійний механізм корозії. Показано, що жаростійкість хромосиліцидних покриттів на сталях підвищується в ряду: сталь У10А→ сталь 20→сталь 45, що пов’язано з різною структурою та складом отриманих покриттів. Виявлено, що після окиснення в дифузійному шарі покриття на сталях 20, 40, 45 утворюється оксид хрому Cr2O3 та оксид силіцію SiO2, який виконує роль бар’єрного шару. Встановлено, що отримані покриття підвищують корозійну стійкість вуглецевих сталей у багатьох водних середовищах. Корозійна стійкість хромосиліційованих сталей і захисна дія покриттів залежить від природи розчинів, виду деполяризації корозійного процесу, часу корозійних випробувань. Вони виявляють невисоку захисну дію в умовах корозії з водневою деполяризацією (концентровані розчини сульфатної та хлоридної кислот, =52,3-76,1%), більш високу при корозії з кисневою (технічна вода, = 74,8%; 3% NaCl, =82,4%) та змішаною киснево-водневою (оцтова кислота, =84,8%) деполяризацією, найбільшу - в концентрованих розчинах нітратної кислоти ( = 99,86%). Селективність захисної дії покриттів обумовлена їхнім різним впливом на парціальні реакції корозійних процесів та різною хімічною стійкістю їхніх захисних плівок у різних розчинах. Нанесення покриттів призводить до прискорення реакції виділення водню, гальмування відновлення кисню, зниження швидкості анодного розчинення сталей в активному та пасивному стані. Запропоновано способи підвищення корозійної стійкості ( =99,82%) вуглецевих сталей з хромосиліцидними покриттями в розчинах кислот за рахунок окиснення їхніх поверхневих шарів в атмосферному повітрі або введення у розчини кислот добавки-окисника (молібдату натрію). Вольтамперметричними дослідженнями показано, що в розчинах кислоти окисненні покриття характеризуються стійким пасивним станом у широкому інтервалі потенціалів. Триботехнічними дослідженнями встановлено, що хромосиліціювання підвищує зносостійкість сталі 45 в умовах абразивного зношування ( 13,0 разів) та в умовах тертя без змащувального матеріалу ( 7,0 разів). Наведені рекомендації щодо практичного використання хромосиліцидних покриттів.
dc.description.abstractotherIantsevitch C.V. Anti-corrosion protection of carbon steels by diffusion coatings based on chromium and silicon.- The manuscript copyright. The dissertation on competition of a scientific degree of candidate of technical Sciences, specialty 05.17.14 – Сhemical resistance of materials and protection against corrosion. – National technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2025. The dissertation is devoted to the protection of metals from corrosion, increasing the reliability and durability of steel equipment by applying diffusion chromium silicide coatings by the gas method in a chlorine atmosphere. The paper presents the results of theoretical calculations of the equilibrium composition of multicomponent systems involving chromium, silicon, carbon, iron, oxygen, chlorine, which made it possible to determine the possible composition of the gas and condensed phases, the optimal parameters of the process of saturation of steels with chromium and silicon. The most thermodynamically probable chemical reactions that occur during the complex saturation of steels with silicon and chromium have been determined. Based on the data obtained, the optimal composition of the starting reagents and the temperature intervals for diffusion saturation of steels with chromium and silicon have been proposed and experimentally confirmed. The composition, structure, microhardness, and microporosity of the coatings were determined. The was established that the obtained chromium silicide coatings have high heat resistance in atmospheric air up to 1000 °C. The oxidation process of chromium silicide steels 20, 45, U10A in the temperature range of 800 - 1000 °C obeys a parabolic law, which indicates a diffusion mechanism of corrosion. It was shown that the heat resistance of chromium silicide coatings on steels increases in the following order: steel U10A → steel 20 → steel 45, which is associated with the different structure and composition of the obtained coatings. The was found that after oxidation on the surface of the chromium silicide coating on steel 20, 40, 45, chromium oxides Cr2O3 and silicon oxide SiO2 are formed, which acts as a barrier layer. The was established that the obtained chromium silicide coatings increase the corrosion resistance of carbon steels in many aggressive aqueous environments. It was shown that the protective effect of the coatings significantly depends on the nature of the solutions and the type of depolarization of the corrosion process. They exhibit a low protective effect in conditions of corrosion with hydrogen depolarization (concentrated solutions of sulfuric and hydrochloric acids, =52.3-76.1%), higher in corrosion with oxygen (industrial water, = 74.8%; 3% NaCl, =82.4%) and mixed oxygen-hydrogen (acetic acid, =84.8%) depolarization, the highest - in concentrated solutions of nitric aci ( = 99.86%). It has been established that the selectivity of the protective action of coatings in different solutions is due to their different effects on partial reactions of corrosion processes and the different chemical resistance of their protective layers in these solutions. The сoatings accelerate the hydrogen evolution reaction, inhibit oxygen reduction, reduce the rate of anodic dissolution of steels in the active and passive state. The methods are proposed for increasing the corrosion resistance of carbon steels with chromium silicide coatings in aqueous aggressive environments by oxidizing their surface layers in the air atmosphere or introducing an oxidizing additive (sodium molybdate) into acid solutions. Corrosion-electrochemical methods revealed that oxidation of surface layers of chromium-silicide coatings provides effective corrosion protection of steel in solutions of sulfuric and hydrochloric acids ( =99.92-99.98%). Voltammetric studies have shown that in acid solutions, oxidized coatings are characterized by a stable passive state, which indicates their high protective properties in a wide range of potentials. Tribotechnical studies established that chromium-silicide increases the wear resistance of steel 45 under conditions of abrasive wear ( 13.0 times) and under conditions of friction without lubricant ( 7.0 times). The recommendations are given for the practical use of chromium-silicide coatings.
dc.format.extent27 с.
dc.identifier.citationЯнцевич, К. В. Протикорозійний захист вуглецевих сталей дифузійними покриттями на основі хрому та силіцію : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.17.14 - Хімічний опір матеріалів та захист від корозії / Янцевич Кароліна Віталіївна. – Київ, 2025. – 27 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/73960
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectкорозія
dc.subjectсталь
dc.subjectхромосиліцидні покриття
dc.subjectжаростійкість
dc.subjectокиснення
dc.subjectелектрохімічна поведінка
dc.subjectводні агресивні середовища
dc.subjectвольтамперометрія
dc.subjectзносостійкість
dc.subjectcorrosion
dc.subjectsteel
dc.subjectchromo-silicide coatings
dc.subjectheat resistance
dc.subjectoxidation aqueous aggressive media
dc.subjectvoltammetry
dc.subjectwear istance
dc.subject.udc620.193.4, 620.193.2, 621.793.6
dc.titleПротикорозійний захист вуглецевих сталей дифузійними покриттями на основі хрому та силіцію
dc.title.alternativeAnti-corrosion protection of carbon steels by diffusion coatings based on chromium and silicon
dc.typeThesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
IantsevitchCV_aref.pdf
Розмір:
949.81 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ТЕХВ)
Автореферати (вільний доступ)