Корозія металів, руйнування металів унаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії їх із зовнішнім (корозійною) середовищем. В результаті До. щорік втрачається від 1 до 1,5% всього металу, накопиченого і експлуатованого людством. У грошовому вираженні прямі втрати від До. (на відтворення і заміну устаткування, що вийшло з буд) склали, за зразковою оцінкою, в США за 1955 близько 5,5 млрд. доларів, у Франції за 1959 близько 250 млрд. франків. У СРСР в кінці 60-х рр. вони були не нижчі 5—6 млрд. рублів в рік. Важко врахувати вищі непрямі втрати від простоїв і зниження продуктивності устаткування, що піддалося До., від порушення нормального ходу технологічних процесів, від аварій, обумовлених зниженням міцності металевих конструкцій, і т. п. У народному господарстві все ширше застосовуються всілякі засоби і методи боротьби з До. (див. Антикорозійний захист ) .

  Причина К.: термодинамічна нестійкість системи, що складається з металу і компонентів (корозійною) довкілля. Мірою термодинамічної нестійкості є вільна енергія, що звільняється при взаємодії металу з цими компонентамі. Але вільна енергія сама по собі ще не визначає швидкість корозійного процесу, тобто величину, найбільш важливу для оцінки корозійної стійкості металу. У ряді випадків адсорбційні або фазові шари (плівки), що виникають на поверхні металу в результаті корозійного процесу (див. Пасивування металів ) , що почався, утворюють настільки щільний і непроникний бар'єр, що До. припиняється або дуже сильно гальмується. Тому в умовах експлуатації метал, що володіє великою спорідненістю до кисню, може виявитися не менше, а стійкішим (так, вільна енергія утворення оксиду в Cr або Al вища, ніж в Fe, а по стійкості вони часто перевершують Fe).

  Корозійні процеси класифікують: а) по вигляду корозійних руйнувань на поверхні або в об'ємі металу, би) по механізму реакцій взаємодії металу з середовищем (хімічна і електрохімічна До.), в) за типом корозійного середовища, г) по характеру додаткових дій, яким піддається метал одночасно з дією корозійного середовища.

  Види корозійних руйнувань . До., що захопила всю поверхню металу, називається суцільний. Її ділять на рівномірну і нерівномірну залежно від того, чи однакова глибина корозійного руйнування на різних ділянках. При місцевій До. поразки локальні і залишають практично незачепленою значну (що інколи пригнічує) частина поверхні. Залежно від міри локалізації розрізняють корозійні плями, виразки і крапки (пітинг). Точкові поразки можуть дати початок підповерхневої корозії. що поширюється в сторони під дуже тонким (наприклад, наклепаним) шаром металу, який потім роздувається міхурами або злущується. Найбільш небезпечні види місцевої До. — межкрісталлітная (інтеркрісталлітная), яка, не руйнуючи зерен металу, просувається углиб по їх менш стійких кордонах, і транськрісталлітная, розтинає метал тріщиною прямо через зерна. Майже не залишаючи видимих слідів на поверхні, ці поразки можуть приводити до повної втрати міцності і руйнування деталі або конструкції. Близька до них по характеру ножова До., немов ножем що розрізає метал уздовж зварного шва при експлуатації деяких сплавів в особливо агресивних розчинах. Інколи спеціально виділяють поверхневу ниткоподібну До., що розвивається, наприклад, під неметалічними покриттями і пошарову До., що йде переважно у напрямі пластичної деформації. Специфічна виборча До., при якій в сплаві можуть вибірково розчинятися навіть окремі компоненти твердих розчинів (наприклад, обесцинкованіє латуні).

  Хімічна і електрохімічна До. До. є хімічною, якщо після розриву металевого зв'язку атоми металу безпосередньо з'єднуються хімічним зв'язком з тими атомами або групами атомів, які входять до складу окислювачів, що віднімають валентні електрони металу. Хімічна До. можлива в будь-якому корозійному середовищі, проте найчастіше вона спостерігається в тих випадках, коли корозійне середовище не є електролітом (газова До., До. у неелектропровідних органічних рідинах). Швидкість її гущавині всього визначається дифузією часток металу і окислювача через поверхневу плівку продуктів До. (високотемпературне окислення більшості металів газами), інколи — розчиненням або випаром цієї плівки (високотемпературне окислення W або Мо), її розтріскуванням (окислення Nb при високих температурах) і зрідка — конвективною доставкою окислювача із зовнішнього середовища (при дуже малих його концентраціях).

  До. є електрохімічною, якщо при виході з металевих грат катіон, що утворюється, вступає в зв'язок не з окислювачем, а з іншими компонентамі корозійного середовища; окислювачу ж передаються електрони, що звільняються при утворенні катіона. Такий процес можливий в тих випадках, коли в довкіллі існують два типи реагентів, з яких одні (що сольватують або комплексообразующие) здатні з'єднуватися стійкими зв'язками з катіоном металу без участі його валентних електронів, а інші (окислювачі) можуть приєднувати валентні електрони металу, не утримуючи біля себе катіони. Подібними властивостями володіють розчини або розплави електролітів, де сольватовані катіони зберігають значну рухливість. Т. о., при електрохімічній До. видалення атома з металевих грат (що складає суть будь-якого корозійного процесу) здійснюється в результаті двох незалежних, але зв'язаних, зв'язаних між собою електричним балансом, електрохімічних процесів: анодного — перехід катіонів металу, що сольватуються, в розчин, і катодного — скріплення окислювачем електронів, що звільняються. Звідси витікає, що процес електрохімічної До. можна уповільнити не лише шляхом безпосереднього гальмування анодного процесу, але також впливаючи на швидкість катодного. Найбільш поширено два катодні процеси: розряд водневих іонів (2 е + 2h ⁺ = H ₂ ) і відновлення розчиненого кисню (4 e +O ₂ +4H ⁺ = 2h ₂ O або 4 e +O ₂ +2H ₂ O = 4ОН ^- ), які часто називають відповідно водневою і кисневою деполяризацією.

  Анодний і катодний процеси з тією або іншою вірогідністю і в тій або іншій послідовності протікають в будь-яких точках металевої поверхні, де катіони і електрони можуть взаємодіяти з компонентамі корозійного середовища. Якщо поверхня однорідна, то катодні і анодні процеси рівноімовірні за всією її площею; у такому ідеальному випадку До. називають гомогенно-електрохімічною (відзначаючи таким чином відсутність якої-небудь неоднорідності в розподілі вірогідності електрохімічних процесів в будь-якій точці поверхні, що, звичайно, не виключає термодинамічної гетерогенності взаємодіючих фаз). Насправді на металевих поверхнях існують ділянки з різними умовами доставки реагуючих компонентів, з різним енергетичним станом атомів або з різними домішками. На таких ділянках можливе енергійніше протікання або анодного, або катодного процесів, і До. стає гетерогенно-електрохімічною.

  Провідність металу дуже висока, і при виникненні надлишкового заряду електрони практично миттєво перерозподіляються, так що щільність заряду і електричного потенціал металу міняються одночасно по всій його поверхні незалежно від того, в яких її крапках електрони звільнилися після відходу катіонів, а в яких захоплюються окислювачем. Зокрема, це означає, що від місць, де переважно здійснюється анодна реакція, електрони переміщаються в металі до місць протікання катодної. Відповідно розчин поблизу анодних ділянок приймає надлишковий позитивний заряд катіонів, що розчинилися, а поблизу катодних заряджає негативно в результаті захвату електронів розчиненим окислювачем. У розчині ці заряди не перерозподіляються так легко, як в металі. Тому з підвищенням швидкості процесу потенціал розчину в безпосередній близькості від анодних ділянок стає усе більш позитивним, що утрудняє подальший вихід з металу позитивно заряджених катіонів, а поблизу катодних ділянок — більш негативним, що утрудняє катодний процес. Інакше це можна представити, як викликане протіканням струму омічне падіння напруги між пріанодним і прікатодним шарами розчину, з врахуванням якого потенціал металу по відношенню до пріанодному шару виявляється декілька більш негативним, а по відношенню до прікатодному — позитивнішим, ніж по відношенню до об'єму розчину. У випадках, коли таке омічне падіння напруги велике (дуже висока щільність струму, низька електрична провідність розчину, велике взаємне віддалення катодних і анодних ділянок), корозійну систему зручніше представити у вигляді системи короткозамкнутих мікро- або макрогальванічних елементів. У останніх випадках при визначенні середньої за площею швидкості розчинення металу сучасна теорія поряд з такою моделлю дозволяє також представляти електрохімічний гетерогенну поверхню як квазігомогенну. Тоді їй приписують питомі анодні і катодні характеристики, рівні інтегральний усередненим за площею значенням однойменних характеристик модельованої гетерогенної поверхні, і графічно змальовують їх на корозійній діаграмі у вигляді анодних і катодних поляризаційних кривих. Ці криві показують, як впливає електродний потенціал на усереднену за площею і виражену в одиницях (або логарифмах) щільність струму швидкості виходу катіонів і електронів з даної поверхні в даний електроліт. Діаграма може бути дуже складною, т. до. в реальних системах на форму кривих можуть впливати багато чинників, у тому числі дифузія окислювача або перехідних в розчин катіонів, пасивація металу і різні порушення пасивного стану (див. Пасивування металів ) . На малюнку дана схематична корозійна діаграма для простого гіпотетичного випадку, коли жоден з перерахованих чинників не робить впливу.

  Анодний і катодний процеси, як було відмічено вищим, зв'язані електричним балансом. Електрони, що залишаються вирушаючими катіонами, повідомляють металу негативний заряд, який утрудняє вихід катіонів в розчин, але одночасно прискорює катодний процес. Останній, у свою чергу, сприяючи зменшенню негативного заряду металу, самозатормажіваєтся, але полегшує протікання анодної реакції. Т. о. відбувається саморегулювання заряду металевої поверхні, що є одним з важливих елементів механізму встановлення стаціонарного потенціалу До. ( j _ст ), при якому катодна ( До ) і анодна ( А ) поляризаційні криві перетинаються (точка S ). Хоча швидкість електрохімічної До. і залежить від потенціалу, проте зв'язок ця далеко неоднозначна, що можна бачити на наступному прикладі. Якщо при незмінних анодних характеристиках (крива А ) на поверхні металу з'являються додаткові активні катоди, то викликане ними полегшення катодного процесу (описуваного тепер кривий К'' ) може привести до прискорення розчинення металу (до тих пір, поки не буде досягнута щільність струму i* _ст ) із зрушенням потенціалу в позитивному напрямі (до j* _ст ). Навпаки, при незмінних катодних характеристиках (крива До ) і появі додаткових анодних ділянок (що відповідає протіканню процесу, що описується кривою А'' ) До. прискорюється (до i** _ст ) із зрушенням потенціалу в негативну сторону (до j** _ст ). Проте при пропорційному полегшенні обох процесів (криві A'' і К'' ) значне прискорення До. (до i*** _ст ) можливо без зміни потенціалу. Складніші випадки спостерігаються при пасивації, а також порушеннях пасивного стану.

  До. у різних середовищах, вплив додаткових чинників (дій). Деякі корозійні середовища і руйнування, що викликаються ними, настільки характерні, що по назві цих середовищ класифікуються і корозійні процеси, що протікають в них. Так, виділяють газову До., тобто хімічну До. під дією гарячих газів (при температурі багато вище за точку роси). Характерні деякі випадки електрохімічної До. (переважно з катодним відновленням кисню) у природних середовищах: атмосферна — в чистому або забрудненому повітрі при вологості, достатній для освіти на поверхні металу плівки електроліту (особливо в присутності агресивних газів, наприклад СО ₂ , Cl ₂ , або аерозолів кислот, солей і т. п.); морська — під дією морської води і підземна — в грунтах і грунтах.

  До. під напругою розвивається в зоні дії розтягуючих або вигинаючих механічних навантажень, а також залишкових деформацій або термічної напруги і, як правило, веде до транськрісталлітному корозійного розтріскування, до якого схильні, наприклад, сталеві троси і пружини в атмосферних умовах, вуглецеві і неіржавіючі стали в паросилових установках, високоміцні титанові сплави в морській воді і т. д. При знакозмінних навантаженнях може виявлятися корозійна втома, що виражається в більш менш різкому пониженні межі втоми металу у присутності корозійного середовища. Корозійна ерозія (або До. при терті) є прискорений знос металу при одночасній дії корозійних і абразивних чинників, що взаємно підсилюють один одного (тертя ковзання, потік абразивних часток і т. п.). Родинна їй кавітація До. виникає при режимах кавітацій обтікання металу агресивним середовищем, коли безперервне виникнення і «закриття» дрібних вакуумних бульбашок створює потік руйнівних мікрогідравлічних ударів, що впливають на поверхню металу. Близьким різновидом можна вважати і Фретинг-корозія-до., спостережувану в місцях контакту щільно стислих або таких, що котяться одна по іншій деталей, якщо в результаті вібрацій між їх поверхнями виникають мікроскопічні зсуви зрушення.

  Витік електричного струму через кордон металу з агресивним середовищем викликає залежно від характеру і напряму витоку додаткові анодні і катодні реакції, що можуть прямо або побічно вести до прискореного місцевого або загального руйнуванню металу (До. блукаючим струмом). Схожі руйнування, що локалізуються поблизу контакту, може викликати зіткнення в електроліті двох різнорідних металів, створюючих замкнутий гальванічний елемент, — контактна До. У вузьких зазорах між деталями, а також під покриттям, що відстало, або наростом, куди проникає електроліт, але утруднений доступ кисню, необхідного для пасивації металу, може розвиватися щілинна До., при якій розчинення металу в основному відбувається в щілині, а катодні реакції частково або повністю протікають поряд з нею на відкритій поверхні.

  Прийнято виділяти також біологічну До., що йде під впливом продуктів життєдіяльності бактерій і ін. організмів, і радіаційну До. — при дії радіоактивного випромінювання.

  Кількісна оцінка До. Швидкість загальної До. оцінюють по спаду металу з одиниці площі ( До ), наприклад в г/м ² × ч, або за швидкістю проникнення До., тобто по однобічному зменшенню товщини незайманого металу ( П ), наприклад в мм/рік. При рівномірній До. П = 8,75 К/r , де r — щільність металу в г/см ³ . При нерівномірній і місцевій До. оцінюється максимальне проникнення. По ГОСТ(державний загальносоюзний стандарт) в 13819—68 встановлена 10-бальна шкала загальної корозійної стійкості (див. таблиці.). У особливих випадках До. може оцінюватися і по ін. показникам (втрата механічної міцності і пластичності, зростання електричного опору, зменшення відбивної здатності і т. д.), які вибираються відповідно до вигляду До. і призначенням виробу або конструкції.

  10-бальна шкала для оцінки загальної корозійної стійкості металів

  При підборі матеріалів, стійких до дії різних агресивних середовищ в тих або інших конкретних умовах, користуються довідковими таблицями корозійної і хімічної стійкості матеріалів або проводять лабораторні і натурні (безпосередньо на місці і в умовах майбутнього вживання) корозійні випробування зразків, а також цілих напівпромислових вузлів і апаратів. Випробування в умовах жорсткіших, ніж експлуатаційні, називають прискореними.

  Літ.: Акимов Р. Ст, Основи вчення про корозію і захист металів, М., 1946; Томашов Н. Д., Теорія корозії і захист металів, М., 1959; Еванс Ю. P., Корозія і окислення металів, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1962; Розенфельд І. Л., Атмосферна корозія металів, М., 1960; Бялобжеський А. Ст, Радіаційна корозія, М., 1967. Див. також літ.(літературний) при ст. Корозійностійкі матеріали .

  А. Ст Бялобжеський, Ст М. Новаковський.

Корозійна діаграма: До, К'' — катодні поляризаційні криві; А, A'' — анодні поляризаційні криві.