Лабораторна робота № 2

ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ НА ШВИДКІСТЬ ОКИСНЕННЯ МЕТАЛІВ НА ПОВІТРІ

2.1. Мета та об’єкт дослідження

Встановити температурну залежність швидкості окиснення заданого металу на повітрі. Вплив температури на швидкість окиснення металу визначають за збільшенням маси зразків із дослідного металу після витримки в печах при декількох заданих температурах.

2.2. Завдання на підготовку до лабораторної роботи

2.2.1. Загальні відомості

На швидкість корозії металу на повітрі впливають зовнішні фактори (склад і тиск газового середовища, швидкість його переміщення, температура, режим нагрівання) та внутрішні фактори (хімічний склад і структура металу або сплаву, напруження в металі, характер обробки поверхні та ін. ).

Температура істотно впливає на швидкість газової корозії металів. З підвищенням температури процеси газової корозії металів перебігають значно швидше, незважаючи на зменшення термодинамічної імовірності реакції окиснення.

Характер впливу температури на швидкість окиснення металів визначають температурною залежністю константи швидкості хімічної реакції (при кінетичному контролі процесу окиснення металів) або коефцієнта дифузії (при дифузійному контролі процесу).

У випадках, ускладнених побічними явищами, залежність швидкості газової корозії від температури передається рівнянням

К⁺ = Ае ^{- Q / RT}, (2.1)

де К^{+ -} додатний показник зміни маси, г / (м ^{2 .} год );

А - стала, визначена природою металу або сплаву;

Q - ефективна енергія (теплота) активації процесу, кал/моль;

R -газова стала, R = 1,99 кал/(моль, ⁰ С);

Т - абсолютна температура, К.

Логарифмуючи рівняння (2.1) і підставлючи значення газової сталої, одержуємо

lg К⁺_m = lg А – 4,576 Т. (2.2)

Графік в координатах lg К⁺_m=(1/T) являє собою пряму або ламану лінію, кожний злам якої відповідає змінам, що відбуваються в металі або прилеглій до нього оксидній плівці. Залежність lgК⁺_m=(1/T) зручна для графічного знаходження швидкості газової корозії металу при будь-якій температурі. Вона може бути використаною і для визначення дійсних А і Q рівняння (2.1) на основі дослідних даних:

lg А = lg К⁺_m при 1/T = 0 ; (2.3)

Q = - 4,576 tg  = 4,576 tg, (2.4)

де  - кут, що утворює пряма lg К⁺_m = (1/T) з додатним напрямком осі 1/T,

 - те саме з від’ємним напрямком осі 1/Т.

2.2.2. Устаткування, прилади, матеріали

Муфельна піч; 3 марковані зразки; 3 тиглі; штангенциркуль; наждачний папір; органічний розчин; фільтрувальний папір; електронні аналітичні терези.

2.2.3. Заходи безпеки

При виконанні лабораторної роботи необхідно дотримуватися загальних заходів безпеки при виконанні лабораторних робіт.

2.2.4. Контрольні запитання та завдання

1. Характеристика зовнішніх факторів хімічної корозії?

2. Характеристика внутрішніх факторів хімічної корозії?

3. Основні окисні компоненти повітряного середовища при газовій корозії?

4. Склад оксидної плівки, що утворюється на сплавах на основі заліза при нагріванні?

5. Що означає умова суцільності оксидної плівки?

2.3. Програма проведення експерименту

Досліджують по 3 замарковані зразки з металу або сплаву при кожному із заданих значень трьох - чотирьох температур.

Зразки вміщують у відкриті тиглі з вогнетривкого матеріалу, завантажують у нагріту до заданих температур піч і витримують у них визначений час (30 ... 60 хв).

Підготовка зразків до роботи і порядок виймання їх із печі охолодження та зважування описані в лабораторній №1.

2.4. Опрацювання результатів експерименту

Результати дослідів заносять в таблицю 2.1. окремо для кожної температури.

Додатний показник зміни маси К⁺_m розраховують за формулою (1.2), і знаходять для кожної температури середнє значення цього показника корозії.

На основі дослідних даних будують графік lg К⁺_m=(1/T), знаходять сталі коефіцієнти рівняння температурної залежності швидкості газової корозії металу (2.1), розраховують за отриманою емпіричною формулою додатний показник зміни маси при одному з досліджених значень температур і порівнюють його з дослідними даними.

У висновках підсумовують про вплив температури на швидкість газової корозії металу або сплаву на повітрі, наводять отриману емпіричну формулу температурної залежності швидкості газової корозії дослідженого металу або сплаву на повітрі та результати перевірки її достовірності.

Таблиця 2.1

Виміряні дані	Номер зразка
	1	2	3	4
Розміри зразка, мм
Площа поверхні зразка, S, м2
Початкова маса зразка m0, г
Час корозії , год
Маса зразка з окалиною і тиглем, г
Маса тигля, г
Маса зразка з окалиною m2, г
Питоме збільшення маси m+ = ( m2 - m0 ) S, г/м2
Показник зміни маси К+m= m+/, г/( м2/год )