> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Ржавление
Ржавление
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 сотни миллионов тони 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 но 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 предохранительнымп средствами.
Требуется разрешить три проблемы: 1) нахождения разпых сплавов железа, способных противостоять Р., 2) раскрытия действительной сущности процесса Р. и 3) сущности процессов предохранения от Р. Способность некоторых ясолезных предметов противостоять Р. иллюстрируется известным историческим памятником глубокой древности—железной колонной у индийского храма в Доли (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. и. нержавеющей стали (смотрите сталь, XLI, ч. 4, 319/20, прил. 15/10 сл.), которая быстро входит во всеобщее употребление. Получение сплавов, сопротивляющихся Р.— это порвал 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 растворепия, теория разъедания и электролитическая теория. Третья фаза борьбы с Р. заключается в предохраняющем покрытии железа веществами, способными противостоять Р., наир., 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 и железо при производстве его, или наружных факторов, окрулсающих 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 или коррозии других металлов, представляет электрохимическое явление.
Почти все химические элементы вступают в раствор или в соединенно с железом. Присутствие самых ничтожных количеств примесей меняет коренным образом физические свойства лселеза. Металлургия добивается устранения из железа даже тысячных долей процента вродно действующих элементов, как, например, фосфора и серы. Марганец толсе постоянно попадает в железо при металлургических процессах, а между том увеличение содерлсашш марганца в лселозо замотно изменяет электропроводность лселеза. Кроме того, марганец привлекает вместе е собой серу и посторонпио элементы в жидкий металл, которым при остывании выделяет неоднородные смеси в виде так называемым вегрегации, заметно нарушающей однородность массы металла. В обычных условиях лсодезо и сталь не однородны по структуре и составу. Когда такой металл погружается или далее соприкасается с электролитом, то на поверхности происходит явление электролиза и быстрое Р. Коррозия всех металлов происходит болео или менее благодаря электрохимическому действию. Прежде чем металл подвергается нана-допшо со стороны различных факторов, при обычной температуре, в присутствии воды, оп должен сяачала перейти в раствор и, переходя в раствор, ионизируется (смотрите электрохимия). По Норпсту и теории растворов, все металлы имеют определенное давлепие раствора, которое проявляется, пока не уравновесится осмотическим давлонном. Железо разнится от других металлов при коррозии в одном существенном иаправлопии. Р. железа по происходит равномерно по поверхности; наоборот, лселозо разъедается быстро в некоторых слабых местах. Эффект этого действия электролиза особенно ясно проявляется действием особого реактива «фсроксил». Вкратцеэлектрохимическое объяснение Р. железа таково: железо имеет определенное напряжение раствора, даже когда железо химически чисто и растворяется в химически чистой воде. 11а-пряжение раствора изменяется от присутствия примесей и посторонних веществ и металле и в растворо. Эффект малейшей зегрегадии в металле или даже неодинаковых папряже-ний 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 жолозо переходит в раствор в электропололситслышх местах и тем быстрее происходит 1 Положительныо водородные ионы (“) пер вдвигаются в отрицательные площадки, отрицательные гидроксиловыо ионы (j)—в пололштельпые. Кислота всегда высоко диссоциирована в растворо, а вода только слегка. Поэтому присутствие кислоты увеличивает концентра цню водородных ионов. Ионизация всегда имеет место во всяком растворо неорганических смесей, и далее чистейшая вода слегка диссоциируется па ее составные ионы (+) и (o7i)- Чем более ионизирован раствор, тем выше его электропроводность и тем быстрее порча лежащего под ним железа. Если концентрация водородпых ионов достаточно высока, наир, при высокой кислотности раствора, то водородный ноны обменивают свои электростатические заряды с лселезом, выпадающим в раствор, и тогда выдоллется пз системы газообразный водород. При обычном Р. кислотность но так высока, водородные иопы поляризуются кругом положительных полюсов, и образуется так паз. электрическая двойная оболочка Гельмгольца. Этот поляризационный эффект противодействует Р. и замедляет его дойствио. Как только железо выпадает в раствор, концентрация водной окиси железа растет, но железная реакция появляется в одних мостах, а водородно-кислородная в других. Теперь кислород атмосферы, присутствующий и растворе, вступает в действие, и желозпыо ионы окисляются в перас-тпоримыо лсолезистыо соединения, производящие проникновение ржавчины, и действио гидролиза продолжается. Образованно нерастворимых желозистых карбонатов и водных окислов производит красную водпую окись железа, которая и есть известная всем «рлсав-чина». Забои, царапины или порапония всякого рода па поверхности стали неизменностаповятся электроположительными по отношению к окружающему пространству и образуют центры 1’. Извостпо, что наибольшее Р. паровых котлоп происходит в местах подсечек или повреждений листов, становящихся центрами быстрого разъедания. Налькор и др. показали, что полярность производится напряжениями металла на поперхпости, что тоже вызываот в этих местах концентрацию Р. Р. являотся 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. Железине изделия покрываются с поверхности топким сдоем стойких к окислению металлов: пипка, олова, меди и свинца. Таким образом нродохраияютея от Р. крыши, телеграфные проволоки, кабели, канаты, гвозди, винты, болты, фиттипги, баки, сосуды, посуда, трубы и цепи. Простым средством от Р. служит окраска различными масляными красками и составами, асфальтировка, цементировка и так далее Так защищаются железпыо мостовые и стропильные конструкции, паровозы, вагоны, дымовые трубы, газовые и масляные резервуары, водяные трубы, котлы с поверхности, суда, трамвайные мачты, почтенью 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 так далее 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 прочие.
Литература: Л. Гавриленко, «Механ. техполо-гия металлов», 1913, ч. I; Г. Краузе, «Рецепты для мастерских», 1928; Л. S. Cushman и //. Л. Gardner, «Corrosion and preservation of iron and steel», L., 1910; L. Wilson, «Corrosion of iron», L., 1929; W. Walker, «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. Schafer, «Roatfreie Stable», 1928; J. Mon у penny, «Stainless Iron and Steel», 1927; F. Spit-zrr, «Rezepte fur Werkstatt», 1929; S. Sachscnberg, «Meohanische Technologic derMctalle», 1924; IV. Rock-rand, cMechanisehe Technologic fiir Maschinentechni-ker>, 1929; II. Rawdon, «Protective metallic coatings», N.-Y., 1928; G. Buchner, «Ililfebuch fiir Mctalltechni-ker», 1923, гл. II и IV; II. Suida и II. Salvaierra, «Rost-schutz u. Rostschutzanstrich», 1931.А. Вриткип.
Ржавчина, см. ржавление.Ржавчина у растений, см. грибы,
XY1I, 106/07, и фитопатология, XLIV, 51.