공구 및 금형강의 공식 부식

공식이 시작된 후 계속 성장하는 이유

내식성을 가진 모든 스테인리스 및 공구강은 나노미터 두께의 자연 산화물 층인 부동태 피막을 통해 내식성을 발휘합니다. 이 피막은 죽은 코팅이 아닙니다. 이 두께를 가로질러 매우 높은 전기장을 유지하며 환경과 지속적으로 반응하므로 작은 국부적 파괴가 걷잡을 수 없이 커질 수 있습니다. 염화물은 일반적으로 파괴를 유발하는 종이며, 금형 냉각 회로, 세척 라인 또는 해안 창고에서 배제하기 어려운 물질입니다. 염화물은 작고, 빠르게 확산하며, 부동태화를 방해하고, 거의 모든 곳에 소량으로 존재합니다.

일단 공식이 열리면 스스로 유지됩니다. 부식을 구성하는 반응은 공간적으로 분리되어, 양극 용해는 공식 내부에서 일어나고 음극 산소 환원은 산소가 풍부한 외부의 밝은 표면에서 일어납니다. 그 결과 공식 용액은 산소가 부족하고 금속 양이온이 축적되며 이들 양이온의 가수분해로 산성화되고, 전하 균형으로 인해 벌크 용액에서 더 많은 염화물이 유입됩니다. 그 결과 뜨겁고 산성인 염화물의 작은 주머니가 금속을 계속 공격하고 피막이 스스로 복구되는 것을 방해합니다. 출처에서는 이를 자기촉매 과정이라고 부르며, 이것이 작게 시작된 공식이 스스로 치유되지 않는 이유입니다. 모든 폐쇄된 형상 내부의 동일한 메커니즘은 틈새 부식이라고 하며, 이는 다음에서 다룹니다 금형강의 틈새 부식.

출처에서 제시한 공식의 네 단계. 성장하는 공식 위의 덮개는 반사성을 유지하며, 이것이 표면을 교반하기 전까지 공식을 놓치기 쉬운 이유입니다. 기사의 공식 단계 섹션에서 편집했습니다.

고장 조사에서 중요한 항목은 덮개입니다. 성장하는 공식은 종종 밑이 파인 피막의 잔재나 두꺼운 부식 생성물 층으로 덮여 있고, 덮개는 반사성을 유지하며, 아래의 공식은 보이는 구멍이 시사하는 것보다 훨씬 넓습니다. 세척조에서 초음파 교반에 짧게 노출하면 덮개가 제거되고 전체 직경이 드러나므로, 공식 수를 기록하기 전에 표면을 교반해야 하며, 작은 검은 반점이 흩어져 있는 부품은 털어내지 말고 추가로 검사할 가치가 있습니다.

공식 발생 여부를 결정하는 전위

공식은 강에 부동태 피막이 있는지의 문제가 아닙니다. 부품의 전위가 환경이 설정하는 두 가지 특성 값에 대해 어디에 위치하는지의 문제입니다. 안정 공식은 공식 전위 위의 전위에서 형성되며, 항상 둘 중 더 낮은 값인 재부동태화 전위 위의 전위에서 계속 성장합니다. 순환 분극 곡선의 실용적 해석은 부식 전위와 공식 전위의 차이가 안전 여유이며, 부식 전위와 재부동태화 전위의 차이는 동일한 여유의 더 보수적인 버전이라는 것입니다. 왜냐하면 이미 형성된 공식은 새로운 공식이 시작될 수 없는 범위에서도 계속 진행될 수 있기 때문입니다.

출처가 다루는 특성 전위, 동일 분야에서 사용되는 대체 명칭 포함. 출처: 기사의 전위 섹션.

해당 표에는 두 가지 주의사항이 따릅니다. 특성 전위는 재료 특성이 아닙니다. 이는 스캔 속도와 기법에 따라 변하는 경험적 값이며, 많은 재료의 동전위적으로 측정된 공식 전위는 시험 간에 수백 밀리볼트 범위로 산포합니다. 이는 명목상 동일한 시험의 순위 매기기에 유용하며, 절대적 예측에는 적합하지 않습니다. 두 번째 주의사항은 수치가 시편의 표면 상태에 의존하므로, 특별히 준비된 실험실 쿠폰에서 수집된 데이터는 이를 고려하지 않고 실제 부품에 적용해서는 안 된다는 것입니다.

어떤 강이 공식되고 다른 강은 그렇지 않은 이유

강의 조성이 1차 제어 요소이며, 크롬이 지배적인 원소입니다. 크롬은 철에 부동태를 부여하며, 크롬이 강을 스테인리스로 만드는 임계 수준인 약 13%를 넘으면 공식 전위가 급격히 상승합니다. 니켈은 중간 정도로 도움이 됩니다. 몰리브덴은 매우 효과적이지만 크롬이 함께 존재할 때만 그러하며, 이는 몰리브덴 함유 등급을 몰리브덴 함량만으로 판단할 수 없는 이유입니다. 질소와 텅스텐은 소량 첨가로도 강한 영향을 미치며, 업계는 전체 효과를 하나의 숫자로 요약합니다. 공식 저항 등가 수는 각 원소에 실제 영향을 가중치로 부여하며, 질소에는 일부 버전에서 최대 30으로 보고된 승수가 주어집니다.

공식이 실제로 시작되는 곳은 2차 제어 요소이며, 항상 불균일성입니다. 공식은 거의 항상 개재물, 제2상 입자, 용질 편석된 결정립계, 결함, 기계적 결함 또는 전위에서 시작되며, 스테인리스 강에서는 대부분의 상용 강에 존재하는 황화망간 개재물과 가장 자주 연관됩니다. 메커니즘은 개재물 자체가 용해되는 것이 아닙니다. 주변 기지가 부동태를 부여하는 원소에서 고갈되어, 고갈 영역이 더 낮은 공식 전위를 가지므로 그 지점에서 먼저 공식됩니다. 이것이 공식 저항을 개선하기 위해 저황 등급이 특별히 생산되는 이유이며, 동일한 염화물 환경에서 더 청정한 강이 더 높은 합금강보다 우수한 성능을 발휘할 수 있는 이유입니다. 해당 구매 결정을 뒷받침하는 청정도 측정은 다음에 설명되어 있습니다: 개재물 및 결정립 크기 측정 그리고 공구강 품질 검증, 개재물 집단을 감소시키는 재용해 공정은 다음에 있습니다: ESR 공구강.

스테인리스강의 피팅 발생 여부를 결정하는 요인과 각 효과의 방향을 출처에서 식별한 내용입니다. 기사의 합금 조성, 온도 및 표면 상태 섹션에서 편집했습니다.

온도는 전이 거동 때문에 별도의 항목으로 다룰 가치가 있습니다. 많은 재료는 특정 온도 이하에서 단순히 피팅이 발생하지 않으며, 그 온도에서의 변화는 급격하고 재현 가능합니다. 임계 피팅 온도의 측정은 고정 전위를 유지하면서 온도를 상승시키고 그 전위를 유지하는 데 필요한 전류를 관찰하거나, 일련의 고정 온도 각각에서 전위를 스위프하여 수행합니다. 이 값은 넓은 범위에서 인가 전위 및 환경 변수와 거의 무관한 것으로 나타나며, 이것이 유용한 순위 수치가 되는 이유입니다. 개스킷 접합부나 나사 연결부가 개방 표면 대신 문제가 되는 경우, 동일한 실험을 틈새 시편으로 수행하여 임계 틈새 온도를 보고하며, 이는 동일 합금의 피팅 온도보다 낮습니다.

표면 상태는 재료의 일부입니다

출처는 마무리 작업이 얼마나 중요한지에 대해 명확히 밝힙니다. 거친 표면은 더 쉽게 피팅되고 더 낮은 전위에서 피팅되며, 측정된 예를 제시합니다. 120 grit 마무리의 Type 302 스테인리스강은 다양한 염화물 농도 범위에서 1200 grit 마무리의 동일 강재보다 약 150 mV 낮은 전위에서 피팅이 발생했으며, 그 이유는 기하학적입니다. 거친 표면은 더 많은 폐쇄 부위를 가지며, 각 부위는 더 긴 확산 경로와 더 느린 확산 속도를 가지므로, 그 부위들은 더 낮은 전류 밀도에서, 따라서 더 낮은 인가 전위에서 활성 용해에 필요한 조건을 유지할 수 있습니다.

동일한 논리가 열처리와 그 이후 작업에도 적용됩니다. 공기 중 열처리는 크롬 결핍층 위에 크롬 산화물 스케일을 남기며, 스케일을 기계적으로 제거하고 결핍층을 화학적으로 제거하지 않으면 부품에는 가장 먼저 피팅되는 층이 그대로 남습니다. 연삭과 연마 블라스팅은 모두 해로운 것으로 보고되며, 질산 및 불화수소산에서의 산세는 결핍층을 제거하고 질산에서의 패시베이션은 표면 산화물의 크롬 함량을 증가시킵니다. 용접으로 인한 열 변색, 가공으로 인한 매립된 철 입자, 노출된 황화망간 개재물이 다른 일반적인 결함이며, 세 가지 모두 동일한 질산 패시베이션 단계로 감소합니다. 산세 및 패시베이션 단계는 코팅 측면에서 다음에서 다룹니다 공구강용 PVD 및 CVD 코팅 그리고 공구강 질화 가이드, 그리고 완성된 다이의 일반적인 표면 요구 사항은 다음에 있습니다 플라스틱 금형강의 연마 및 텍스처링.

내피팅성이 측정되는 방법

표준 촉진 시험은 염화제이철을 사용하며, 그 이유는 민감한 철계 합금의 실제 피트 내부에서 유사한 전해질 화학이 형성되므로, 시험이 사용 중에 형성될 환경에 가까운 것으로 재료를 공격하기 때문입니다. 이러한 동일성은 또한 시험의 한계입니다. 염화제이철은 제이철 및 제일철 이온 쌍이 상승된 전위를 공급하는 염화물 환경이므로, 염화물이 없는 사용을 의도한 합금에 대한 결과는 오해를 불러일으킬 수 있습니다. 방법들은 틈새 형성기가 장착되는지 여부와 결과가 합격/불합격 순위인지 임계 온도인지에 따라 다릅니다.

평가 기사에서 출처가 설명하는 대로의 공식 및 틈새 부식에 대한 촉진 시험. 이 시험들은 재료를 순위화하고 상태를 확인한다. 사용 중 파손까지의 시간을 예측하는 것은 아니다.

그 방법 중 두 가지는 구매 논의를 위해 분리할 가치가 있다. 염화제이철에서의 합격 또는 불합격 순위는 특정 강재 열이 참조 재료만큼 적어도 우수한지를 답하며, 이는 입고 검사에 적합한 질문이다. 전기화학적 경로로 측정한 재부동태화 전위는 설계 질문에 답하는데, 출처는 부품의 작동 전위가 측정된 재부동태화 전위 아래로 유지될 때 인용한 시험에서 최소 3년까지 개시가 발생하지 않았다고 보고하기 때문이다. 이 구분은 납품을 수락하는 것과 냉각 회로의 운전 범위를 설정하는 것의 차이다.

공구강 주문에서 이것이 의미하는 바

네 가지가 따른다. 부품이 염화물에 노출되는 곳에서는 청정도를 명시하라, 왜냐하면 개시 부위는 기지가 아니라 개재물이기 때문이다. 경도가 아니라 환경에 등급을 맞추고, 몰리브덴은 크롬도 함께 있는 강에서만 유용한 것으로 취급하라. 마무리 순서를 주문에 기재하라, 거친 연삭 표면과 기계적으로 세정된 열처리 스케일 모두 분석이 비용을 지불한 내식성을 제거하기 때문이다. 그리고 형상에 개스킷, 랩, 나사산 또는 정체된 물 통로가 포함되는 곳에서는 공식 데이터가 시사하는 것보다 낮은 온도에서 동일한 공격의 틈새 형태를 예상하라. Aobo가 공급하는 등급은 다음에 도표로 제시되어 있다 스테인리스강 내식성 차트, 마르텐사이트 계열은 다음에 설명되어 있다 마르텐사이트 스테인리스 특성 차트 그리고 440C 스테인리스강, 그리고 금형 측은 다음에 있다 플라스틱 금형강 그리고 금형강 특성 순위 차트.

출처: ASM Handbook, Volume 13A, Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, ASM International, 2003.