 |
Реклама. ООО "ГК "Велунд Сталь НН" ИНН 5262389270 Erid: 2SDnjdZde8T
| |
Сплавы системы Al-Mg-Si (АД31, АД33, АД35, АВпч, АВ)
Сплавы системы Al-Mg-Si (АД31, АД33, АД35, АВпч, АВ) обладают достаточно хорошим сопротивлением общей коррозии и практически не чувствительны к КР. Однако они в определенной степени, зависящей от химического состава и термической обработки (старения), подвержены МКК. Наиболее высокую стойкость сплавы этой системы имеют в отожженном состоянии вследствие равномерного распада твердого раствора. Коррозионная стойкость сплавов после закалки и естественного старения мало отличается от коррозионной стойкости этих сплавов в отожженном состоянии. Однако она сохраняется в этом случае только для сплавов, эксплуатируемых при комнатной температуре или при температуре, по крайней мере, не выше 100 °С. Искусственное старение приводит к значительному снижению сопротивления МКК.
Стойкость отожженных или закаленных сплавов в атмосферных условиях примерно равна, т. е. мало зависит от химического состава. Но после искусственного старения такая зависимость начинает четко выявляться. Прежде всего сопротивление к МКК существенно снижается для сплавов, где в процессе искусственного старения, кроме фазы Mg2Si, выделяется свободный кремний. Из данных этой работы видно, что максимальную коррозионную стойкость после выдержки в течение 1 года в камере солевого тумана имеют сплавы, расположенные в области твердого раствора. Близкую к ним стойкость имеют искусственно состаренные сплавы в области а+Mg2Si со стехиометрическим составом, соответствующим фазе Mg2Si. Пониженную стойкость имеют сплавы, расположенные в тех фазовых областях, в которых выделяется свободный кремний, т. е. в областях a+Mg2Si+Si и a+Si.
Отрицательная роль избыточного кремния выявлена в испытаниях при полном нагружении в раствор 3 % NaCl+0,1 % Н2О2 (табл. 35).
Как показано в дальнейших исследованиях, влияние содержания кремния нельзя рассматривать однозначно в отрыве от характера структуры полуфабрикатов. Данные табл. 35 получены без анализа относительного влияния структурного состояния на общую коррозию. Однако для тонкостенных полуфабрикатов с рекристаллизованной структурой скорость проникновения межкристаллитной коррозии, вернее, межкристаллитного питтинга, для сплавов системы Al-Mg-Si (авиалей), как правило, больше, чем для полуфабрикатов с нерекристаллизованной структурой. Это наиболее четко выявляется в атмосферных условиях.
Для полуфабрикатов с рекристаллизованной структурой из сплавов, расположенных в областях твердого раствора и a+Mg2Si, существенной разницы нет. Введение в сплав АДЗЗ хрома способствует получению нерекристаллизованной структуры. Для таких полуфабрикатов скорость проникновения коррозии существенно понижается. В зависимости от состава сплава при избытке кремния может наблюдаться как понижение (сплав АВ), так и повышение (сплавы АД35, АВпч) коррозионной стойкости. Отрицательное влияние свободного кремния связано с его катодными свойствами. Катодные свойства избыточного кремния проявляются также и при введении его в состав интерметаллических фаз с железом. В отсутствие хрома и марганца образуется фаза В(Fe, Si)Аl, а при их наличии - фаза а(Fe, Si) Al. Обе эти фазы могут быть более эффективными катодами, чем свободный кремний.
Однако коррозионная стойкость сплавов системы Al-Mg-Si в большей степени определяется не кремнием, а другими элементами, такими как хром, марганец, медь и железо. Влияние меди может проявляться по-разному в зависимости от количества ее в сплаве и соотношения других легирующих элементов. Для сплавов, близких по составу к стехиометрическому, т. е. без избытка кремния, небольшие добавки меди (до 0,2 %) оказывают положительное влияние. Они увеличивают количество центров коррозионных поражений, что в соответствии с общей закономерностью снижает максимальную глубину проникновения коррозии. Положительное влияние меди заключается, кроме того, и в облагораживании потенциала пробоя. Дальнейшее повышение содержания меди даже в сплавах со стехиометрическим составом, соответствующим Mg2Si, существенно ухудшает коррозионную стойкость. Это связано с тем, что увеличивается эффективность работы многоэлектродной системы, такой, например, как a+Cu (катод)-Mg2Si-a-обедненная зона (аноды).
В сплавах с избытком кремния вредное влияние оказывают даже небольшие количества меди. Изменение содержания меди от 0,05 до 0,1 % заметно ухудшает сопротивление межкристаллитной коррозии. Предел выносливости поврежденных коррозией образцов при накопленной частоте, равной 50 %, после испытаний в растворе 3% NaCl + 1 % НС1 уменьшается примерно на 11 %. Доведение содержания меди до уровня, соответствующего ее содержанию в серийном сплаве АВ, приводит к резкому увеличению интенсивности и глубины коррозии. Это особенно хорошо видно по выделению водорода, количество которого возрастает в несколько десятков раз. Повышение чувствительности к МКК уменьшает предел выносливости серийного сплава на 28 %.
Увеличение содержания железа также отрицательно влияет на сопротивление сплавов МКК, хотя в несколько меньшей степени, чем увеличение меди. При повышении содержания железа в четыре раза (с 0,16 до 0,66) предел выносливости уменьшается на 10 %.
Изменение содержания меди в сплаве АВ при ограниченном содержании или отсутствии марганца влияет в основном на интенсивность коррозии и в меньшей степени на ее глубину. Это приводит к тому, что в сплаве без марганца и меди концентрация напряжений в отдельных редких надрезах становится достаточно высокой и предел выносливости после коррозионных испытаний снижается до 55 МПа (рис. 57). При увеличении содержания марганца в сплаве эффективность влияния коррозионных надрезов уменьшается. При содержании марганца 0,4-0,6 % предел выносливости образцов с коррозионными поражениями повышается на 45 %. Это можно объяснить образованием нерекристаллизованной структуры, более равномерным распределением выделений и разблагораживанием электродного потенциала железосодержащей фазы при содержании в ней марганца. Дальнейшее повышение содержания марганца до 0,8 % вновь приводит к уменьшению коррозионной стойкости, вероятно, вследствие появления грубых интерметаллических включений, способных быть эффективными концентраторами напряжений.
Таким образом, при ограничении в сплаве АВ меди до 0,05 %, железа до 0,15 % и увеличении марганца до 0,40-0,60 % можно в несколько раз уменьшить чувствительность к МКК и на 45 % увеличить предел выносливости при наличии на поверхности коррозионных поражений.
Хотя приведенные ранее закономерности получены при испытаниях ускоренными методами в растворах, они хорошо согласуются с испытаниями в атмосферных условиях. Например, при испытании образцов на усталость, предварительно выдержанных в промышленной атмосфере в течение 6 мес, предел выносливости понижается примерно в таком же соотношении, как и после выдержки в течение 24 ч в растворах 3 % NaCl + 1 % НС1 из % NaCl+ 0,1 % Н2О2.
Сравнивая авиаль марки АВпч, содержащий 0,05 % Сu; 0,5 % Мn, с серийными сплавами АВ и АД33, после испытаний в атмосферных условиях можно видеть его преимущества (табл. 36).
Хотя уменьшение предела выносливости после выдержки в атмосферных условиях у всех трех сплавов весьма значительно, у авиля АВпч оно меньше, чем у сплава АВ в 1,4 раза и чем у сплава АД33 в 1,25 раза.
Предел коррозионной выносливости также заметно выше у авиаля АВпч, чем у серийных сплавов. Так, на базе 107 циклов он достигает для него 85 МПа, в то время как для сплавов АД33 и АВ этот предел составляет 50 и 35 МПа соответственно. Еще более заметное различие было обнаружено у АВпч и серийного авиаля по скорости распространения коррозионно - усталостной трещины. Средняя скорость распространения трещины при уменьшении в сплаве АВ меди и некотором повышении марганца уменьшается в два раза.
Скорость распространения коррозионно-усталостной трещины у сплава АД33 близка к скорости распространения ее у авиаля. АВпч, хотя и несколько выше, чем у него.
Кроме коррозионной стойкости, немаловажным является уровень механической прочности сплавов при статическом и циклическом нагружениях. Как следует из данных табл. 37, предел выносливости (по статической оценке большого числа образцов) у сплава АД33 на 9,4 % ниже, чем у сплава АВ, в то время как модифицирование последнего (АВпч) практически мало влияет на эту величину. Механические свойства при статическом нагружении также заметно ниже у сплава АД33, по сравнению со сплавом АВ, но близки к механическим свойствам сплава АВпч.
Анализируя роль легирования переходными элементами (железо, марганец, хром), мало растворимыми в алюминии, следует также отметить их влияние на торможение диффузии вакансий к границам или, по крайней мере, на более равномерное их распределение. В сплавах без этих элементов образуются относительно крупные зерна, границы которых являются единственными местами стока вакансий. Коагуляция последних наряду с выделением фазы Mg2Si и кремния вызывает, вероятно, появление межзеренной хрупкости в сплавах системы Al-Mg-Si, получаемых на основе алюминия высокой чистоты без добавок. Доказательством этому служит эксперимент, проведенный с прессованными профилями из сплава, содержащего 0,7 % Mg, 1 % Si, <0,01 % Сu, Fe и Мn каждого. Этот сплав имеет достаточно крупное зерно (диаметр около 0,20 мм) и после искусственного старения на границах зерен образуется достаточно плотная пленка фазы Mg2Si. Однако глубина коррозии в растворах 3 % NaCl + 0,1 % Н202 и 3 % NaCl+10 мл/л НС1 невелика (около 0,01 мм) и пятна коррозии развиваются транскристаллитно. Но уже после выдержки в течение года в промышленной атмосфере развивается межкристаллитная коррозия в виде отдельных трещин глубиной 0,18 мм. Таким образом, при отсутствии интенсивного катодного фона в чистом сплаве фаза Mg2Si не является эффективным анодом. |
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ