Определение краевого угла смачивания и открытой пористости пассивных слоев на стали 40Х

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАЕВОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ И ОТКРЫТОЙ ПОРИСТОСТИ ПАССИВНЫХ СЛОЕВ НА СТАЛИ 40Х

Шаронов П.А.

Научный руководитель: к.х.н., доцент И.Ю. Гоц

Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А., г. Саратов, ул. Политехническая, 77,

e-mail:

Аннотация

Сталь 40Х является конструкционной углеродистой легированной сталью. После закалки и соответствующего отпуска, Сталь 40Х приобретает высокую прочность при одновременном сохранении достаточной пластичности, позволяющей применять её при производстве валов-шестерен первой ступени редукторов типа РМ. В данной стали есть особенность – это трудная свариваемость. В связи с этим сталь 40Х в процессе сварки подвергается нагреву до 300оС, а после нее – термической обработке. Кроме этой особенности, имеется склонность к отпускной способности, а еще флокеночувствительность. Сталь 40Х применяется в медицине в виде скальпелей хирургические разных номеров, ножниц и т.д. Окончательной технологической операцией является химическая пассивация в кислотных растворах. Оксидирование металлов в промышленных масштабах осуществляют не только для их противокоррозионной защиты, но и для придания электроизоляционных свойств.

Целью данной работы явилось исследование влияния длительности процесса пассивации и состава раствора на величину краевого угла смачивания и открытую пористость сформированных оксидных пленок.

 Ключевые слова: Смачиваемость, метод Зисмана, краевой угол смачивания, электролит, пассивация, эталон, леофобность, оксидная пленка, сталь 40Х.

В качестве электролитов пассивации стали были выбраны следующие составы пассивации согласно ГОСТ 9.305-84 (таблица 1) [1].

Таблица 1 – Химическое пассивирование

Исследование кинетики и механизма пассивации стали проводили в течение времени с шагом 5 минут при температуре 60 0С. Перед погружением в электролиты образцы подвергались обезжириванию в органическом растворителе, а затем помещали в различные электролиты пассивации[2-3].

Открытую пористость сформированных оксидных слоев на стали 40Х определяли с помощью металлографического микроскопа АГПМ-6М с компьютерной обработкой в программе «МЕТАЛЛОГРАФ», как в работе [4]

Смачиваемость производилась методом сидячей капли (метод Зисмана). ГОСТ 7934.2-74 [5]. Результаты экспериментов по смачиваемости на образцах стали 40 Х представлены на рисунках 1-5, а также в таблице 2. В качестве смачивающей жидкости использовали дистиллированную воду.

Для исследования смачиваемости были взяты три вида образца:

1 - чистый металл (не подвергавшийся пассивации);

2 - образцы подвергшиеся пассивации в 1-ом электролите, при t=15; 20; 25; 30; 40 мин;

3 - образцы подвергшиеся пассивации в 2-ом электролите, при t=15; 20; 25; 30; 40 мин.

Таблица 2 – Результаты исследования влияние длительности химической пассивации стали 40Х в растворах электролита №1 и №2