Streszczenie

Mgr Monika Kuczyńska-Wydorska
Synergizm oddziaływania molibdenu i azotu w stalach nierdzewnych
na procesy korozji i pasywacji
Zamierzeniem pracy było uzyskanie nowych danych w celu wyjaśnienia przyczyn
wysokiej odporności na korozję wżerową austenitycznych stali nierdzewnych z wysoką
zawartością rozpuszczonego azotu po nisko-temperaturowym azotowaniu (380 oC – 450 oC).
Badania na stalach z wysokim stężeniem rozpuszczonego azotu i molibdenu mogą być także
pomocne dla lepszego zrozumienia mechanizmu działania tych dodatków stopowych w
procesach korozji i pasywacji.
Badania przeprowadzono na stalach typu AISI 304L, 316L, 904L i 254SMO
zawierających Mo w stężeniach (%) 0,13; 2,1; 4,5 i 6,1. Azot wprowadzano metodą
azotowania plazmowego w 425 oC; uzyskano warstwy wierzchnie o grubości 14 – 15 μm ze
stężeniem azotu przy powierzchni 13% - 14% wag. Dyfrakcja rentgenowska świadczyła o
obecności fazy S, będącej przesyconym stałym roztworem azotu w austenicie. Nie wykryła
ona wydzieleń fazowych w azotowanej stali, ale widma XPS wskazywały na możliwość
występowania CrN, Cr2N lub Fe2-4N w zewnętrznej części warstwy.
Anodowe zachowanie stali badano w 0,1 M Na2SO4 i 0,1 M Na2SO4 + 0,4 M NaCl o pH
3,0, 6,0 i 9,0. Skład warstw powierzchniowych określano metodą XPS.
Stwierdzono, że stale nierdzewne po nisko-temperaturowym azotowaniu mają w
kwaśnych roztworach siarczanów niższą odporność na korozję ogólną niż stale nieazotowane,
ale w roztworach obojętnych i słabo zasadowych mają one odporność wyższą. Znaczna
reaktywność azotowanych stali w roztworach kwaśnych jest prawdopodobnie związana z
występowaniem drobnych wydzieleń (lub klasterów) azotków chromu.
Niezależnie od pH (a więc również w roztworach kwaśnych) wykazują one szczególnie
wysoką odporność na korozję wżerową w obecności chlorków. Największy wzrost
odporności wystąpił przy zawartości 2,1 % Mo. Stwierdzono, że w początkowym okresie
polaryzacji anodowej (10-4 – 10-1s) stale azotowane podlegają przyśpieszonej korozji, a w
późniejszym czasie intensywniejszej pasywacji. Badania XPS wykazały, że główna różnica
między warstewkami powierzchniowymi na stalach azotowanych i nieazotowanych polega na
tym, że warstewki na stalach azotowanych mają mniejszą ilość tlenków (zwłaszcza Cr2O3),
zawierają związki Cr-N (prawdopodobnie CrN) oraz większą ilość związków Mo(VI) i
Mo(IV) na stali z Mo.
Zaproponowano, że zwiększona odporność stali azotowanych na korozję wżerową jest
następstwem zwiększonej początkowo reaktywności anodowej, która powoduje wytworzenie
dużej ilości produktów przejawiających działanie ochronne, przede wszystkim azotków
chromu lub innych związków Cr-N, molibdenianów na stalach z Mo, oraz z powstawaniem
warstewki solnej zamiast tlenkowej.