 |
Реклама. ООО "ГК "ВЕЛУНД СТАЛЬ СЗ" Erid: 2SDnjcpqkHH
| |
КОРРОЗИОННАЯ УСТАЛОСТЬ
Коррозионной усталостью (КУ) обычно называют ускорение разрушения металла под действием циклических нагрузок при одновременном воздействии коррозионной среды.
Механизм коррозионно-усталостных разрушений металла, возникающих при одновременном действии циклических напряжений и агрессивной среды, изучали многие авторы. Он существенно отличается от механизма коррозионного растрескивания, по крайней мере, на стадии зарождения трещин.
Измерения электродных потенциалов образцов из сплавов систем Al-Mg-Si, Al-Mg и других в 3 %-ном растворе NaCl, испытанных на коррозионную усталость, показывают, что приложение напряжений не разблагораживает потенциал (рис. 11). Только через некоторое время, необходимое для развития трещины (тем большее, чем меньше напряжение), снижается потенциал образца в наиболее напряженной его части. Металлографические исследования и характеристики затухания электромагнитных колебаний подтвердили, что момент понижения потенциала совпадает с возникновением трещины в образце. Такие же результаты были получены и для образцов из других алюминиевых сплавов. Таким образом, не снижение электродного потенциала при приложении нагрузки вызывает развитие трещин, а, наоборот, возникновение трещины является причиной снижения электродного потенциала. Следовательно, понижение электродного потенциала обусловлено возникновением в процессе разрушения «свежих» поверхностей, а также поддержанием в активном состоянии поверхности стенок трещины, подвергающихся при циклических нагрузках взаимному непрерывному трению.
Исследования влияния поляризации показали, что в широком интервале плотности катодного тока (от 0 до 400 мА/дм2) алюминиевые сплавы невозможно полностью защитить от коррозионной усталости в 3 %-ном растворе NaCl. Некоторое повышение долговечности образцов при коррозионной усталости, наблюдающееся при малых плотностях тока, т. е. при низкой щелочности раствора у поверхности образцов связано, вероятно, с изменением характера защитной пленки.
Таким образом, рассматривать механизм возникновения и развития коррозионноусталостных повреждений только как электрохимический процесс без учета современных представлений физики и металловедения в области разрушения металлов нельзя.
При разрушении пассивной пленки в отсутствие условий для ре-пассивации (что имеет место при КУ) препятствия для выхода дислокаций на поверхность устранены. В этой связи представляет интерес определить, как действует коррозионная среда на процесс деформации - скольжение и образование трещин, т. е. как реализуется в этих условиях эффект Ребиндера. Металлографические исследования показали, что как на воздухе, так и в 3 %-ном растворе NaCl, процессы скольжения и образования трещин протекают одинаково. Однако в воде и особенно в 3 %-ном растворе NaCl эти процессы значительно ускоряются. В то время как на воздухе скольжение только начинает выявляться, в 3 %-ном растворе NaCl оно получает значительное развитие .и в местах сдвигов начинают возникать трещины (рис. 12).
Таким образом, одновременное воздействие среды и циклических напряжений ускоряет микро- и субмикродеформации. Среда способствует разрушению пассивной пленки и, следовательно, устранению барьеров для выхода дислокаций на поверхность. Пассивация, напротив, тормозит выход дислокаций на поверхность и замедляет в результате этого развитие коррозионноусталостного процесса.
Распространение усталостных трещин лишь на первой стадии ускоряется при одновременном воздействии коррозионной среды. На последующих стадиях при более высоких значениях коэффициентов интенсивности напряжений скорость распространения трещин одинакова на воздухе, в дистиллированной воде и в растворах солей. Процесс развития коррозионноусталостных трещин, судя по характеру поверхностей излома, связан с появлением площадок хрупкого разрушения. Это можно, в свою очередь, связать с отрицательным влиянием водорода, генерируемого в трещине при контакте свежеобразованных поверхностен со средой, как и при коррозионном растрескивании. Подтверждением этому служит независимость характера разрушения от агрессивности среды. Из изложенного видна определенная общность и в то же время существенные различия в механизме КР и КУ. Начало развития обоих процессов определяется нарушением пассивного состояния вследствие адсорбционного или адсорбционно-электрохимического воздействия среды. Однако если при КР это ведет к образованию свежих поверхностей в местах скопления дислокаций у границ зерен, то при КУ вначале увеличивается интенсивность транскристаллитного скольжения, а затем уже в полосах скольжения образуются ювенильные плоскости практически чистого сплава, т. е. без оксидной пленки, В обоих случаях трещины развиваются цод влиянием структурных изменений, обусловленных проникновением в металл атомарного водорода. При КУ повышение концентрации водорода, видимо, происходит непосредственно з местах развития трещин в полосах скольжения и на участках поперечного скольжения. Это объясняет характерный вид коррозионно-усталостного разрушения (рис. 13).
В свете изложенных представлений о возможном механизме КУ образование в результате пассивации адсорбционных или фазовых пленок, тормозящих выход дислокации на поверхности и соответственно развитие скольжения, должно повышать сопротивление коррозионной усталости В соответствии с этим в контролируемой по составу среде с добавкой ингибиторов возможно существенное торможение процесса КУ. Реализовать эффект катодной защиты полностью не удается из-за локального изменения состава среды.
Особенность механизма образования трещин КУ проявляется и в эффективности лакокрасочной защиты. При обычно применяемых лакокрасочных системах (например, анодное оксидирование - акриловый грунт - перхлорвиниловая эмаль) можно полностью затормозить процесс КУ, что, как правило, не удается сделать при защите от КР.
При защите от КУ важно предотвратить образование очагов локальной коррозии. Для КР это второстепенный фактор и если удается исключить чувствительность к этому виду коррозии, то образование локальных очагов в целом ряде случаев вообще может не представлять реальной опасности, тем более в условиях, когда при статическом нагружении влияние механических концентраторов ограничено.
Однако для алюминиевых сплавов в условиях циклического нагружения чувствительность к механическим надрезам достаточно велика. Также велика и роль коррозионных надрезов, влияние которых при питтинговой коррозии по существу ничем не отличается от влияния механических надрезов с радиусом закругления 0,05-0,1 мм.
Характер развития питтинговой коррозии в этом случае не влияет на степень понижения выносливости. Межкристаллитные очаги питтинговой коррозии на образцах прессованных профилей из сплава АВТ1 в такой же степени понижали предел выносливости на воздухе (примерно в два раза), как такие же очаги с частично или-полностью удаленным слоем пораженного металла (рис. 14). Это объясняется практически полным отсутствием межзеренных связей на участках, подверженных коррозии. Поэтому «работает» надрез,, определяемый контуром участка коррозионного поражения.
В сплавах повышенной прочности роль коррозионного надрез» может быть еще выше в тех случаях, когда образуются трещины коррозионного растрескивания. Влияние коррозионных надрезов не относится к явлению собственно коррозионной усталости, которая способствует еще большему снижению предела выносливости (рис. 14). В условиях эксплуатации часто оба процесса развиваются параллельно. С одной стороны, сопротивление усталости понижается под влиянием образующихся коррозионных надрезов, с другой, - развивается собственно процесс коррозионной усталости. Электрохимическая защита в таких случаях может оказывать положительное влияние, поскольку она будет тормозить или даже полностью прекращать развитие коррозионных питтингов.
Реклама. ООО "СНАБСТАЛЬ" Erid: 2SDnjcaFPNJ |
|
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ