Korozijska odpornost legiranih litin in nerjavnih jekel v raztaljeni žlindri Vehovar L.*1, Mlakar F.*2 in Poklukar A.*3 UDK: 669.14.018.8:669.15—196:620.193.93 ASM/SLA: R6m, SS, C1q, D11n Delo obravnava elektrokemične korozijske procese, s katerimi je povezana integriteta površine centrifugalnih koles, ki so v kontaktu s tekočo žlindro. Obdelani so mehanizmi korozije v raztaljenih žlindrah, izvedene pa so bite tudi številne raziskave, s katerimi smo poskušali odkriti primerno litino, ki bo v žlindri dovolj visoko korozijsko odporna, ker je žlindra v disociiranem stanju izjemno agresiven medij. Raziskave so pokazale, da so feritna aH austenitna nerjavna jekla oziroma tovrstne litine z nizko vsebnostjo ogljika dovolj odporne v kontaktu z žlindro, saj omogočajo tvorbo stabilnih pasivnih filmov z dovolj visoko repasivacijsko in zaščitno sposobnostjo. UVOD Delo obravnava poškodbe centrifugalnih koles iz običajnega konstrukcijskega maloogljičnega jekla, ki se uporabljajo za razprševanje tekoče žlindre v vlakna, namenjena za izdelavo kamene volne v Termiki — Škofja Loka. Pri kontaktu žlindre s temperaturo do 1400° C s kolesi, ki so z notranje strani vodno hlajena, nastajajo izrazite površinske poškodbe, katere se manifestirajo v obliki mrežastih razpok in stalnega površinskega odnašanja litine, pri čemer pa ni bilo poznano, ali gre za čiste mehanizme obrabe (abrazije), elektrokemično korozijo, ali pa za kombinacijo obeh, s prevlado enega mehanizma nad drugim. Posledica tega so pogoste prekinitve delovnega procesa (menjava koles na ca. 2 dni), kateremu sledi navarjanje in strojna obdelava navarjenih površin. Na takšni osnovi se je izoblikovala želja po uporabi odpornejšega materiala z daljšo življenjsko dobo, ki bo omogočil večjo storilnost. korodirala (na anodi prehajala v ionsko stanje) le, če bo v kontaktu z medijem, iz katerega se kationi lahko reducirajo na katodi, na kateri reagirajo z elektroni, ki se sproščajo pri anodni reakciji. V vodni raztopini so to lahko kationi vodika, različni kovinski kationi, nastali pri di-sociaciji v vodi raztopljene soli (npr. Cu2+ ioni nastali po disociaciji modre galice), ali enostavno v vodi raztopljene molekule kisika. V raztaljeni soli ali žlindri pa so to kovinski kationi. Pri tem velja pravilo, da mora biti potencial redukcije depolarizatorjev na katodi pozitivnejši, kot je potencial reakcije oksidacije na anodi, kjer se kovina od-taplja. Na kinetiko korozijskih procesov pa izrazito vpliva oksidacijska moč taline, ki je definirana z redoks potencialom: 0 = 0o + 51 m _?2i . (1) nF ared pri tem je 0° standardni elektrodni potencial, R plinska konstanta, T absolutna temperatura, n valenca kovinskih ionov pri ravnotežni elektrodni reakciji, F Faradayeva konstanta, aox aktivnost oksidacijskega sredstva in ared aktivnost redukcijskega sredstva. Redoks potencial taline je torej merilo za agresivnost te do kovine. Kovina bo korodirala vse dotlej, dokler se njen potencial ne izenači z redoks potencialom taline. Če je potencial kovine žlahtnejši od redoks potenciala taline, kovina ne korodira, saj poteka reakcija ... (2) v desno le, če kovina, ki korodira, izpodriva iz taline nekovinski ali kovinski ion-kation (npr. Na+ iz raztaljene soli NaCI v kovinski obliki, tj. kot Na po katodni reakciji Na+ + e — Na, ali Mg + iz disociiranega MgO kot Mg po katodni reakciji Mg + + e — Mg). KOROZIJA KOVIN V RAZTALJENIH SOLEH IN ŽLINDRAH Sistem kovina-raztaljena sol je podoben sistemu ko-vina-vodna raztopina; pri slednjem veljajo elektrokemične zakonitosti korozije kovin. V raztaljenih soleh bo torej kovina propadala prvenstveno zaradi elektrokemične korozije, mehanizme te pa je možno v celoti aplicirati tudi na korozijo kovin v raztaljenih žlindrah. Večina raztaljenih soli in žlinder se nahaja v ionskem stanju, kar je osnova za elektrokemično korozijo, katere procesi se ločeno odvijajo na anodi in katodi. Kovina bo *1 Dr. L. Vehovar, dipl. ing., SŽ-Metalurški inštitut, Lepi pot 11, Ljubljana *2F. Mlakar, dipl. ing., SŽ-Železarna Štore, Štore *3A. Poklukar, dipl. ing., Termika, Škofja Loka Originalno publicirano: ŽEZB 23 (1989) 2 Rokopis prejet: januar 1989 + AB MB + A ... (2) I l ^ X X izpodrinjena kovina talna korozijski oz. nekovina soli produkt To pa je možno, če je potencial kovine, ki korodira, negativnejši od potenciala reakcije redukcije na katodi. Hitrost korozije kovine v talini je torej odvisna od potencialne razlike med anodnim in katodnim procesom. Bolj ko je npr. talina oksidativna in bolj ko je potencial kovine negativen, tem večja je hitrost korozije. Kovina je lahko izpostavljena talini v treh oblikah: — v pogojih, ko ravnotežje ni doseženo, — v pogojih, ko je možna pasivacija, — v ravnotežnih pogojih med kovino in talino. Korozija se pojavlja v primerih, ko ravnotežje ni doseženo, za prasko pa je zanimiva druga možnost, za ka- M / kovina tero je značilna pasivacija, ki nastopi, ko se na površini kovine tvorijo adherentni in homogeni korozijski produkti, ki preprečujejo direkten kontakt kovine s korozijskim medijem. Pasivacijo je možno pričakovati v talinah oksi-dativnega tipa, pa tudi v talinah, kjer se uvaja kisik (primer vpihovanja zraka v raztaljeno žlindro pri produkciji žlindrnih vlaken). Da bi se material pasiviral, pa mora imeti tovrstno sposobnost, ki se najlaže doseže z ustreznim legiranjem (zlitine železa z dodatki Cr, Ni, Mo, Al, Si itd.). V primerih, ko pasivacija ni možna, se korozija lahko omeji, če kovina doseže ravnotežje s talino. Pogosto je sistem podvržen le začetni koroziji, zatem pa redoks potencial taline pade, kar je lahko posledica slabe difuzije depolarizatorjev iz taline na katodo aii prepočasno odvijanje katodne reakcije zaradi zasedenosti oz. inertnosti katodnih površin. anodna reakcija: Fe—► Fe2+ + 2e katodna reakcija s kovinskimi kationi Mn+: ali z Mg + : Mn+ + ne —► M Mg+ + e — Mg katodna reakcija z raztopljenim kisikom v žlindri: 02 + 4e — 202_ ... (5) ... (6) ... (7) ... (8) S sekundarno reakcijo elektrokemičnega korozijskega procesa pa se tvorijo korozijski produkti, ki prehajajo v žlindro: Fe2+ + O2" — FeO ... (9) Korozija železa v raztaljenih žlindrah Kot je že bilo omenjeno, je korozijo kovin v raztaljenih žlindrah možno primerjati z elektrokemično korozijo v vodnih raztopinah. Pri tem pa je hitrost elektrokemične korozije odvisna od potenciala redukcije depolarizatorjev na katodi, to je asimilatorjev elektronov (to so kovinski kationi iz žlindre ter v žlindri raztopljeni kisik) in kovino, ki korodira. V tej zvezi pa je pomembna molekularna oziroma ionska sestava raztaljene žlindre. Večji del splošnega obnašanja žlindre je zajet z molekularno teorijo, po kateri je raztaljena žlindra sestavljena iz nedisociiranih kompleksnih molekul in nevezanih oksidov. Po tej teoriji so vse tiste komponente tekoče žlindre, ki so vezane v kompleksne molekule, neaktivne, s kovino pa lahko kemično reagirajo samo nevezani oksidi. Aktivnost kisika pa je pri tem izrazito odvisna od razmerja % Ca/% Si02 v žlindri. Ionska teorija nudi kompleksnejšo razlago o koroziji železa v prisotnosti tekoče žlindre. Po tej teoriji je žlindra ionizirana tekočina, ki ima dobro električno prevodnost, kar pomeni, da lahko deluje enako kot vodna raztopina, tj. elektrolit, potreben za elektrokemični korozijski proces. V takšnih talinah s kislimi oksidi, kjer je kemična vez precej izražena, Si02 ne bo ioniziral v kovinske in ki-sikove ione, temveč se s kisikom tvorijo kompleksni ioni (SiOj") in analogno temu npr. PO4", BO3" itd. Tendenca elementov k tvorbi kompleksnih oksidov narašča po takem zaporedju: Ca, Mg, Mn, Fe, Cr, Al, Si, P itd. Tudi ionska oblika Si02 v tekoči žlindri se spreminja v odvisnosti od koncentracije kisikovih ionov (O2-), katerih prisotnost v žlindri je omogočena z disociacijo bazičnih in amfoternih oksidov. Če je 02~ ionov malo, se formirajo verige silikatnih ionov, kar povzroča precejšnjo viskoznost žlindre in njeno manjšo agresivnost. Izrazito bazični oksidi imajo sposobnost disociacije; oddajajo O2- ione, kisli oksidi (npr. Si02, P205) pa ne kažejo to tendenco. Nasprotno, ti jih porabljajo, s tem pa se tvorijo kompleksni ioni: (P206) + 3(02-) - 2 (POJ") ... (3) (Si02) + 2(02") (SIOJ-) ... (4) Pri koroziji železa v raztaljeni žlindri, v kateri so nevezani disociirani oksidi, ki tvorijo O2- anione in nekovinske ter kovinske katione, npr. kalcija, magnezija, mangana, kroma itd., potekajo primarni elektrokemični korozijski procesi na naslednji način: Na katodi pa lahko podobno kot mangan reagirajo tudi drugi kationi, bodisi posamezno bodisi istočasno z molekularnim kisikom, ki je raztopljen v žlindri. Kationi in molekularni kisik predstavljajo torej depolarizatorje na katodi (porabljajo elektrone) in dokler teče katodna reakcija, poteka tudi anodno odtapljanje železa. Korozija bo torej večja v bazični žlindri, ker je bolj oksidativna in ker nudi več kovinskih depolarizatorjev, nastalih z disociacijo teh oksidov. Gonilna sila korozijskega procesa bo torej potencialna razlika med anodno in katodno reakcijo. Železo bo torej korodiralo vse dotlej, dokler se njegov potencial ne izenači s potencialom reakcije redukcije depolarizatorjev na katodi. V obravnavanem primeru korozije koles pa polarizacija korozijskega procesa ni možna, ker stalno doteka sveža žlindra, zato pa je tudi korozijski proces tako radikalno izražen. Sestava žlindre, ki se rabi za produkcijo žlindrne volne in v kateri so bile tudi izvršene različne raziskave, je takale: Si02 = 41-43 % Al203 = 15-16 % Fe203 (FeO) = 5-7% CaO = 14-16 % MgO = 11-13% Slika 1: Korozijsko poškodovano kolo (0 450 mm) zaradi delovanja raztaljene žlindre Fig. 1 By corrosion damaged vvheel (0 450 mm) due to action of molten slag Slika 2: Interkristalna propagacija korozije v maloogljičnem jeklu, vrste Č.0361, v raztaljeni žlindri (pov. 200 x) Fig. 2 lntercrystalline corrosion propagation (magn. 200 x) Kolesa, ki se trenutno uporabljajo pri proizvodnji ter-vola, so iz konstrukcijskega maloogljičnega nelegirane-ga jekla, kvalitete Č.0361. S podobnim dodajnim materialom pa tudi navarjamo te po obrabi. Videz poškodb je prikazan na sliki 1. Največje poškodbe nastajajo v srednjem delu, kjer je tudi kontakt z žlindro največji. Metalografska preiskava, izdelana na prečnih obrusili, jasno odkriva naravo trošenja materiala. Dominantna je elektrokemična korozija, ki prodira v globino pretežno po mejah kristalnih zrn (slika 2 in 3). Prisotno je torej selektivno anodno odtapljanje, ki po morfološkem videzu povsem spominja na selektivno oksidacijo kovine. Toda slednje predstavlja kemično korozijo, ki nastaja na mejni površini kovina-oksidativna atmosfera. Če je navzven hitrost difuzije najbolj reaktivnih, tj. termodinamično najmanj stabilnih elementov, v zlitini manjša od hitrosti difuzije kisika navznoter, nastopi v takšnem primeru notranja oksidacija; v nasprotnem primeru pa le površinska oksi-dacija. Ti procesi so odvisni od količine in hitrosti difuzije kisika, ki tako kontrolira proces notranje ali površinske oksidacije. Vendar pa pogoji za takšno vrsto korozije niso dani, saj je prisoten korozijski sistem kovina-tekoča žlindra, za katerega po literaturnih podatkih (lit. 3 in 4) Slika 3: Enako kot na si. 2, vendar drugo mesto; širjenje korozijskih iz-jed po mejah kristalnih zrn (pov. 500 x ) Fig. 3 Joining of corrosion cavities on grain boundaries; numerous small local pits in the interior of grains appeared on spots of im-purities and coagulated pearlite vvhich act as anodes (magn 500 x ) veljajo zakonitosti elektrokemične korozije, ki temelji na termodinamičnih principih delovanja sistema kovina-di-sociirana tekočina (elektrolit). Raztopljeni kisik v tekoči žlindri torej deluje kot depolarizator na katodi (asimilator elektronov po enačbi 8), to pa omogoča nemoten potek anodne parcialne reakcije (anodno odtapljanje železa v obliki Fe2+ ionov). Selektivno elektrokemično odtapljanje, pa tudi selektivna oksidacija povzročata nastajanje številnih praznin v notranjosti materiala. Te so posledica nastajanja koncentracijskih razlik najbolj reaktivnih elementov (npr. Cr ali C) med notranjostjo materiala in površino, na kateri se v kontaktu s korozijskim medijem (tekočo žlindro pri elektrokemični koroziji ali različnimi atmosferami v primeru kemične korozije) ti elementi trošijo. Pri povišanih in visokih temperaturah so procesi migracije iz notranjosti proti površini dovolj aktivni. Pri maloogljičnem konstrukcijskem jeklu, iz katerega so izdelana kolesa, ogljik migrira k zunanjim površinam, na izpraznjenih mestih pa se tvorijo praznine (črne pike Slika 4: Elektronski posnetek elementov v korozijskih izjedah (pov. 600 x ) Fig. 4 Electron image of elements in corrosion pits (magn. 600 x ) na sliki 2 in 3), ki se z nadaljnjo difuzijo združujejo v številne večje. Ogljik ima tendenco migracije h kristalnim mejam, kjer predstavlja efektne katode, neposredna okolica pa je anodna. Tolikšna potencialna razlika povzroča anodno odtapljanje matrice v neposredni bližini mej ali drugih konstituentov anodnega tipa (različne nečistoče), ki pa so običajno izločeni po mejah zrn. Čim večja je torej vsebnost ogljika, tem slabša je korozijska odpornost (korozijski potencial je negativnejši), kar se jasno manifestira na diagramih slike 5. Raziskave na elektronskem analizatorju potrjujejo elektrokemično naravo korozije, saj se v korozijskih izje-dah (tudi tistih, ki so na metalografskih obrusih odmaknjene od površine) nahajajo večje količine Si, Al, Ca in Mg (slika 4), torej elementov, ki vstopajo v korozijski proces in se izločajo na katodnih površinah izjed na osnovi katodne reakcije kationov teh elementov, nastalih po disociaciji žlindre. ŠTUDIJ KOROZIJSKE ODPORNOSTI LEGIRANIH LITIN IN JEKEL V RAZTALJENI ŽLINDRI V preiskavo smo vključili legirane litine, za katere je značilna razmeroma visoka vsebnost ogljika, kar z ostalimi legirnimi elementi predvsem omogoča visoko obrab-no odpornost. Naša predpostavka, da je možno z majhnimi dodatki Cr, Ni in Mo (do ca. 1 %) doseči dovolj odporne pasivne filme, se je pokazala napačna. Zato smo povečali vsebnost kroma na 20 oziroma 30 %, toda že uvodne preiskave so potrdile, da ima ogljik prevladujočo vlogo na tvorbo stabilnih pasivnih filmov pri omenjeni delovni temperaturi tekoče žlindre. Stabilnost pasivnih filmov smo v končni fazi skušali ohraniti z znižanjem ogljika pod 0,1 % in dodatkom bodisi le kroma (feritno nerjavno jeklo) bodisi kroma in niklja (austenitno nerjav-no jeklo). Kemična sestava litin in nerjavih jekel, ki so bila vključena v to raziskavo, je naslednja: Tabela 1 Oznaka litine Kemična sestava v % in jekel C Si Mn P S Cr Ni Mo Mg Cu L-1 0,86 1,0 0,28 0,016 0,016 0,98 1,12 0,65 L-2 0,83 0,78 1,12 0,017 0,015 0,96 1,18 0,67 L-3 1,45 1,49 0,91 0,021 0,012 0,84 1,17 0,65 L-4 1,56 1,33 1,16 0,018 0,014 0,84 1,18 0,65 L-5 2,34 1,39 0,95 0,027 0,011 0,03 5,12 0,73 Fe-20Cr 0,96 0,37 0,16 0,016 0,008 20,68 _ — Fe-30Cr 0,95 0,47 0,16 0,016 0,003 28,35 — — Ni-resist 2,36 1,42 0,70 0,021 0,004 2,51 27,41 — 0,088 0,41 č.4170 (feritno) C.4571 0,07 0,50 1,24 0,031 0,025 16,64 0,17 0,15 (austenit.) 0,03 0,23 1,93 0,029 0,002 19,69 10,12 0,04 C.0361 0,16 Opomba: — obe nerjavni jekli nista bili stabilizirani — litine so bile odlite v jekleno kokilo Korozijska odpornost je bila določena z merjenjem izgube teže ploščatih vzorcev (70 x 70 x 6 mm), ki so 7.0 6.5 _ 6,0 |5-5 J? 5,0 V-5 E 4.0 < N S 3.0 a 2,5 O) ~ 2.0 j 1.5 1.0 0,5 0 Ni- resist j r - t - / / - / // r - , / i __X- —*— Č.O 361 C.4)70. C.4571. 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Cas izpostave (min) 14 15 16 17 18 Slika 5: Korozijska odpornost različno legiranih litin in nerjavnih jekel v tekoči žlindri Fig. 5 Corrosion resistance of various alloyed čast steels and stain-less steels in molten slag bili izpostavljeni v tekoči žlindri takoj po njenem izstopu iz kupolke. Rezultati so prikazani na diagramih slike 5. Raziskave kažejo, da z naraščanjem vsebnosti ogljika v litini pada korozijska odpornost (večja izguba teže). Izjema je litina L-5, ki vsebuje 5,12 % niklja, vendar pa se z naraščanjem vsebnosti tega elementa korozijska odpornost drastično poslabša (primer Ni-resista). Propa-gacija korozije v tej litini poteka interkristalno po den- mms. Slika 6: Interkristalni potek korozije v Ni-resistu (pov. 100x) Fig. 6 Course of intercrystalline corrosion (magn. 100 x) dritnih vejah oziroma po mejah litih zrn (slika 6), ponekod pa je prisotna tudi splošna korozija. Pri Ni-resistu je zaznavno splošno odtapljanje ali pa predstavljajo efektne anode Cr karbidi, izločeni v austenitni matrici. Signifikanten je vpliv ogljika v litini Fe-20Cr in Fe-30Cr. Visoka vsebnost kroma ob tako visokem ogljiku ne omogoča nobene zaščite. Splošna korozija prodira v notranjost v obeh primerih frontalno in z veliko hitrostjo (slika 7). Očitno je, da nobena od navedenih 8 litin ne daje ustrezne korozijske odpornosti. Prikazane korozijske razlike na diagramu slike 5 so le simbolične narave, saj izgube teže že po 3 minutah izpostave presegajo vse meje, ki se postavljajo za korozijsko odporne materiale. Slika 7: Frontalen korozijski napad Fe-20Cr litine (pov. 100x) Fig. 7 Frontal corrosion attack in Fe-20Cr čast steel (magn. 100x ) Korozija nerjavnega jekla, vrste Č.4170 ali Č.4571, napreduje v notranjost zelo počasi v obliki gostega pit-tinga (slika 8). Slika 8: V feritnem nerjavnem jeklu napreduje korozija v zunanji, s kromom osiromašeni coni v obliki gostega pittinga (pov. 200 x ) Fig. 8 In Ferritic stainless steel corrosion propagates in form of dense pitting (magne 200 x ) Podobno kot pri Č.0361 jeklu je tudi pri obeh nerjavnih jeklih značilna migracija najbolj reaktivnega elementa proti površini. To je krom, ki ima precej negativen korozijski potencial v odnosu na feritno ali austenitno matrico. Predstavlja anodo, ki se na površini pri kontaktu z žlindro selektivno odtaplja, tako nastali Cr ioni pa poskušajo s kisikom tvoriti pasivne filme. Zaradi omenjene koncentracijske razlike in difuzije kroma k zunanjim površinam ostajajo v notranjosti materiala številne praznine. Te se z nadaljnjo difuzijo združujejo v večje (črne pike na sliki 8), katere na površini sovpadajo s korozijskimi piti, nastalimi po številnih repasivacijah poškodovanega pasivnega filma. Pri nerjavnih jeklih je torej nastajanje zunanjega pasu, ki se loči po močnem barvnem kontrastu, posledica odtapljanja kroma na površini. Z EDS analizo feritnega nerjavnega jekla Č.4170 smo ugotovili, da znaša vsebnost kroma 5 (im pod površino le 3.4 utež. %, na razdalji 23 p.m od površine 7.7 %, pri 46 |im 11.9 % in pri 230 |im 17.1 %, kar že ustreza vsebnosti v izhodnem materialu. Tovrstne meritve kažejo, da je žlindra izjemno agresiven korozijski medij, v katerem tudi nerjavna jekla ne morejo tvoriti visokokvalitetnih pasivnih filmov, ki običajno nastajajo z > 12 % Cr. V primerjavi z litinami imata obe nerjavi jekli neprimerno manjše korozijske izgube. Medtem ko pri večini litin že po 3 minutah nastopi večja ali manjša perforacija preizkušancev, pa tega vzorci iz nerjavega jekla ne kažejo. Izguba teže teh znaša po 18 minutah izpostave le 0,008 g/cm2. Iz nagiba krivulj v diagramu slike 5 lahko celo sklepamo, da je vzdržljivost obeh jekel v obratovalnih pogojih velika. Problem trošenja koles je torej rešljiv na dva načina: — reparaturno navarjanje z austenitnim ali feritnim nerjavnim dodajnim materialom, — izdelava bandaž za kolesa iz nerjavne austenitne ali feritne litine z vsebnostjo C>0,08 %. V nadaljevanju preiskav smo se zaradi trenutno enostavnejše izvedbe odločili za navarjanje. Vzroki nestabilnosti pasivnih filmov Pri iskanju vzrokov za zelo slabo korozijsko odpornost litin smo na visokotemperaturnem mikroskopu v atmosferi argona določili temperaturo zmehčišča in tališča litin ter obeh nerjavnih jekel. Predpostavili smo, da imajo visokoogljične legirane litine v primerjavi s korozijsko odpornejšim nerjavnim jeklom z nizko vsebnostjo ogljika precej nižje zmehčišče na kontaktni površini kovina-tali-na. To omogoča destrukcijo pasivnega filma na tej površini ali obratno: v »testastem« stanju kovina ne nudi stabilne podlage, na kateri bi se lahko oblikovali stabilni, dovolj debeli in kompaktni pasivni filmi. Materiali z nizkim zmehčiščem so torej v obravnavanem primeru termodinamično manj stabilni. Obstaja celo bojazen površinskega nataljevanja (Ni-resist). Rezultati meritev na visokotemperaturnem mikroskopu so prikazani v tabeli: Tabela 2 Material Temperatura zmehčišča (°C) Tališče (°C) L-1 1300 1440 L-2 1300 1455 Fe-30Cr 1300-1350 1445 Č.4170 — 1600 Č.4571 — 1600 Ni-resist 1120 1208 Izmerjene temperature zmehčišč ter v tej povezavi možnost tvorbe stabilnih zaščitnih filmov na takšnih površinah dajejo dovolj prepričljivo sliko o uporabnosti preiskovanih litin in nerjavnih jekel v kontaktu s tekočo žlindro, katere delovne temperature znašajo med 1280 in 1400° C. Dodatno lahko trdimo, da imajo obravnavane li- tine v primerjavi z nerjavnim jeklom precej nižji korozijski potencial, kar še bolj povečuje njihovo nestabilnost. Ta nestabilnost je odraz visoke vsebnosti ogljika, ki deluje katodno. Korozijske preiskave navarjenih slojev Navarjanje koles je bilo izvedeno z naslednjim dodaj-nim materialom, praški in varilnimi parametri: Tabela 3 Dodajni material Železarne Jesenice Orientacijska kemična sestava žic (%) Si Mn Cr Ni Ti Žica EPP 20/9/7Ti 0 4 mm (avstenitna) Žica EPP 17 0 4 mm (feritna) 0,09 0,60 6,5 19,5 10 0,35 0,05-0,08 0,40-0,50 0,5-0,6 17-17 0,45 V obeh primerih je bil uporabljen varilni prašek, vrste OP 71 Cr, varilni tok 500 A in napetost 28 V. Po strojni obdelavi troslojnega navara je znašala debelina preostanka čistega vara ca. 4 mm, kar je bilo dovolj za ugotavljanje korozijske odpornosti tako navarjenih koles direktno v obratovalnih pogojih. Izpostava koles z navarom iz EPP 20/9/7Ti potrjuje dobro obstojnost tovrstnega materiala v tekoči žlindri. Če so do sedaj uporabljana kolesa iz običajnega malo-ogljičnega jekla vzdržala v povprečju 48 ur (v tem času se tvori izjeda, prikazana na sliki 1), se na oplemenitenih površinah z austenitnim nerjavnim materialom porajajo prve mrežaste razpoke šele po 167 urah, kar pa proces razprševanja tekoče žlindre ne moti. Po 14 dneh neprekinjenega dela so razpoke sicer napredovale (širina do 1 mm in dolžina do 35 mm), vendar pa so preostale površine skoraj intaktne. Obnova takšnih poškodb s ponovnim, le enoslojnim navarjanjem, pa omogoča nadaljno uspešno rabo koles. Podobno se obnašajo tudi navarjeni sloji s feritnim dodajnim materialom, vendar pa je bila po 134 urah izpo- stava prekinjena. Zaradi neprimernega navara so se navarjeni sloji ponekod odtrgali, to pa je povzročilo nedovoljene vibracije koles, ki se vrtijo s 7000 obrati/minuto. ZAKLJUČKI Raziskave korozijske odpornosti različnih legiranih litin in nerjavnih jekel kažejo, da predstavlja raztaljena žlindra zelo agresiven korozijski medij. Zaradi njene visoke stopnje disociacije so katodne reakcije elektroke-mičnega procesa zelo efektne, kar omogoča hitro anod-no odtapljanje kovine. Velike korozijske hitrosti so predvsem izražene pri legiranih litinah z visoko vsebnostjo ogljika (C >0,85%) in s ca. 1 % Cr, 1 % Ni in 1 % Mo oziroma pri tistih s ca. 2,34 % C ter 20—30 % Cr. Te litine imajo nizek korozijski potencial, pri delovnih temperaturah med 1280 in ca. 1400° C pa se na njihovi površini ne morejo tvoriti dovolj stabilni pasivni filmi. Vzrok tega je zmehčana površinska plast teh litin, ki imajo v primerjavi z nerjavnimi jekli precej nizko temperaturo zmehčišča. To znižuje njihovo termodinamično stabilnost. Nerjavna austenitna ali feritna jekla s C <0,08 % tvorijo stabilnejše pasivne filme, ki dvigujejo korozijski potencial sistema k pozitivnejšim potencialom, pri višjih delovnih temperaturah. To omogoča ekonomično obratovanje navarjenih koles z nerjavnimi jekli pri procesu razprševanja tekoče žlindre v vlakna, ki se rabijo pri produkciji ter-vola. LITERATURA 1.The International Nickel Company: Engineering Properties and Applications of Ni-resist (4. izdaja), New York, 1. 1954 2. H. T. Angus: Čast lron-Physical and Engineering Properties, Butterworths — London, str. 32, 223—237, 366 — 367 3. L. L. Shreir: Corrosion — Volume 1, str. 2:110—2:119 4. Corrosion, Volume 13, Metals Handbook Ninth Edition, str. 50—55, 88-91 5. D. Božič: Hemijska metalurgija gvožda i čelika, Naučna knjiga 5, Beograd, 1. 1967, str. 258—320. ZUSAMMMENFASSUNG Untersuchungen uber die Korrosionsbestandigkeit von ver-schieden legiertem Stahlguss und nichtrostender Stahle zei-gen, dass geschmolzene Schlacke ein sehr aggresives Medium darstellt. Wegen des hohen Dissoziationsgrades der Schlacke sind die Katodenreaktion der elektrochemischen Prozesse sehr effektvoll, vvodurch ein schnelles Anodenvvegschmelzen von Metali moglich ist. Hoche Korrosionsgeschwindigkeiten sind vorallem sichtbar bei legiertem Stahlguss mit hohem Kohlenstoffgehalt (C 0,85 %) und ca. 1 % Cr, 1 % Ni und 1 % Mo bzw. bei diesem mit ca. 2,34 % C und 20—20 Cr. Diese Legierungen haben ein niedriges Korrosionspotenzial bei den Arbeitstemperaturen zvvischen 1280 und ca. 1400° C so, dass sich an deren Oberfla- che genugend stabile passive Filme nicht bilden konnen. Die Ursache dazu ist die Ervveicherung der Oberflachenschicht die-ser Legierungen die im Vergleich zu den nicht rostenden Stah-len eine ziemlich niedrige Ervveicherungstemperatur besitzen. Dadurch wird deren thermodinamische Stabilitat niedriger, Nichtrostende austenitische oder ferritische Stahle mit dem Kohlenstoffgehalt <0,08 % bilden stabile passive Filme, die den Korrosionspotenzial des Systemes bei hoheren Arbeitstemperaturen zu den positiven Potenzialen erhohen. Dieses ermog-licht einen ekonomischen Betrieb mit nichtrostendem Stahl an-geschvveisten Radern bei der Zerstaubung flussiger Schlacke in Fasern die zur Produktion von Tervol dienen. SUMMARY The investigations of corrosion resistance of various čast steels and stainless steel show that molten slag is an aggres-sive corrosion medium. Due to its high degree of dissociation, the cathode reactions of the electrochemical process are very effective vvhich enables fast anodic dissolution of metal. High corrosion rates are mainly pronounced in alloyed čast steels with high carbon content (C <0.85 %) and with about 1 % Cr, 1 % Ni and 1 % Mo, and in those steels with about 2.34 % C and 20—30 % Cr. Those čast steels have low corrosion poten-tial, and not enough stable passive films can be formed on their surface at the operating temperatures between 1280 and about 1400° C. The reason is the softened surface layer in these steels since they have a rather low temperature of softening in comparison with the stainless steel. Thus their thermodynamic stability is reduced. Stainless austenitic or ferritic steel with C <0.08% forms stable passive films vvhich increase the corrosion potencial of the system tovvards the more positive potentials at higher temperatures of operation. Thus cladding the vvheels for desintegration of molten slag into fibres in manufacturing Tervol with stainless steel enables their more economic operation. 3AKJ1IOMEHME MccneflOBaHMH K0pp03H0H0r0 conpoTUB/ieHMn pa3Hbix /iern-poeaHHbix cn/iaeoB HepwaBeiomMx CTa/ien noKa3biBaioT, hto MMeHHO pacnnaB^eHHbiPi uj/ia« npeflCTaBnneT co6ofl 04eHb arpeccMBHOe K0pp03H0HH0e cpeacTBo. Bc/ieacTBMH ero buco-kom cieneHK flMccouMauMM HB/inioTCfl KaTOflHbie peaKunn 3/ieKTpOXMMMHeCKHX npOUeCCOB OMeHb 3eKTMBHblMM, 4to RaŠT b03m0>KH0CTb ČblCTpOH aHOflHOM nnaBKu Meianna. COOTBeTCTBeHHbl 6onbWHe 6blCTpOTbl Bbipa>KeHbl r/iaBHblM 06pa30M npn nerupobahhom nmbe c bhcokmm coflep>KaHMeM yr/iepoaa (C 0,85 %) m npn6/i. 1 % Cr, 1 % Ni m 1 % Mo othocm-Te/ibHO npn cn;iaBax c coflep>xaHMeM npn6;i. 2,34% C m 20—30 % Cr. 3to /lMTbe Bbipa>neHO c hm3kmm K0pp03M0HHbiM noTeHLtMa/ioM npn pa6onnx TeMnepaTypax Me>Kfly 1280 m npn6;i. 1400° C. npn 3tmx yc^0BMfix Ha mx n0BepxH0CTM He o6pa3yK3TCfl AOCTaTOHHO npoHHbie naccnBHbie n/ibMbi. ripM4MHa 3T0My co-CTOMT b TOM, MTO n/laBHbIM nOBepXHOCHblH C/lOpi 3t0to nMTbfl, KO-Topbie b cpaBHeHUM c Hep>KaBeiomePi cia/in MMeeT AOCTaTOHHO HM3Kyio TeMnepaiypy cMArneHUR, hto CHM>teppMTHbie CTa/ikt c yrne-po^oM HM>Ke 0,08 % o6pa3ytoT CTa6M.nbHbie naccHBHbie tpunb-Mbl, KOTOpbie nOBbllijaiOT K0pp03U0HHblki nOTeHUMan CMCTeMbl k 6o/iee n0/i0>KHTenbH0M noTeHuna/iy, npn 6o;iee bwcokmx ae/io-BblX TeMnepaTypaX. 3T0 flaeT B03M0>KH0CTb BbinOJIHHTb 3k0h0-MMnecKoe np0M3B0acTB0 npMBapeHHbix KO^ec c Hep>naBeioLi4ePi CTanu npn npouecce pasnbmemifl TeKymero ujnana b BonoKHa, KOTOpbie MMetoT npMMeHeHMe npn np0M3B0flCTBe TepBO/ia.