ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Коррозионное растрескивание из "Основы учения о коррозии и защите металлов " Под действием внешней нагрузки или остаточных напряжений в некоторых коррозионных средах многие сплавы подвергаются межкристаллитному или транскристаллитному, растрескиванию при напряжениях, меньших предёла прочности на воздухе. Перечень таких сплавов приведен в табл. 13. Это явление называется коррозионным растрескиванием. [c.171] Прежде чем обсуждать особенности поведения отдельных сплавов, представляет интерес рассмотреть общие аспекты проблемы, связанные с механическими, электрохимическими и металлургическими факторами. [c.174] Полное время до разрушения работающей детали или образца при лабораторных испытаниях tf состоит из инкубационного периода ti, продолжавшегося до возникновения трещины, и периода развития трещины tp, в конце которого наступает окончательное разрушение. [c.174] Экспериментальная методика изучения коррозионного растрескивания включает а) изготовление из сплава U-образных образцов и погружение их в среду при этом быстром и простом методе неизвестны величины напряжений в каждом из образцов ф использование образцов для испытаний на растяжение, заключенных в сосуды с донными жидкостными уплотнениями в) оценку времени до разрушения, которую можно автоматизировать. Этот метод легко приспособить для дополнительных электрохимических исследований. Применяются также другие обычные методы исследований металлов, например металлография с помощью оптического и электронного микроскопов. [c.174] Для менее прочных более вязких сплавов механику разрушения применить труднее. Для холоднодеформированных латуней скорость коррозионного растрескивания пропорциональна /С [Ш8], тогда как для аустенитных нержавеющих сталей в растворах Mg la наблюдались зависящие и не зависящие от напряжений области [109]. [c.177] Коррозионное растрескивание может рассматриваться как предельная форма местной коррозии. Если предположить, что наиболее высокие наблюдаемые скорости коррозионного растрескивания (см/мин) вызваны анодным растворением, то фронт трещины будет растворяться при плотности тока более 100 А/см . Так как в процессе разрушения будут иметь место также механический отрыв и расклинивание, то в сделанном выше предположении нет необходимости, и доля, привносимая растворением, может быть весьма малой. Следует объяснить причины возникновения такого растворения. [c.177] Коррозионному растрескиванию чаще всего подвержены сплавы, применяемые только потому, что они самопроизвольно покрываются окисным слоем с высокими защитными свойствами, нап дамер алюминиевые и титановые сплавы, а также нержавеющие стали. [c.177] Начиная с момента разрушения пленки непрерывная пластическая деформация в острие трещины коррозионного растрескивания предотвращает полную пассивацию поверхности йеталла в зоне этого острия. Разность потенциалов между покрытой пленкой боковой стороной и непокрытым острием может быть достаточно большой [110] (0,5 В). Важной особенностью этого процесса должна быть достаточно быстрая репассивация. Этот критерий отделяет общий процесс разрушения пленки, который может произойти на любом пассивирующемся сплаве, от специфического процесса, обусловливающего склонность к коррозионному растрескиванию. [c.178] Ситуацию, представленную на фиг. 79, следуе г рассматривать лишь как схематичную. На практике возникающая у острия трещины деформация не будет принимать форму единственной ступени. Однако фиг. 79 дает некоторое представление о кинетике процессов деформации и репассивации. Можно предложить общую гипотезу, согласно которой развитие трещин происходит в результате образования более значительной активной поверхности металла, чем может репассивироваться за то же время. [c.179] Собственно процесс зарождения трещин еще не изучен в достаточной мере. В не слишком агрессивных средах зарождение трещин может быть связано с видимыми питтингами, основная роль которых— либо химическая (обеспечение путем гидролиза достаточной кислотности, требуемой для развития трещин), либо физическая действие в качестве концентраторов напряжений). Возникшая внутри трещин кислотность исследовалась путем замораживания раствора и последующего анализа и электрохимических определений [114]. Для титановых сплавов в нейтральных водных растворах Na l величина pH в острие трещины может быть равной 1,7, тогда как для алюминиевых сплавов она равна 3,5. Для высокопрочных сталей эта величина оказалась равной 4 в условиях, когда в объеме раствора pH = 2-нИ этот результат подчеркивает первостепенное значение реакции гидролиза. Реакции в закупоренной ячейке повышают кислотность, однако уровень достигаемой кислотности определяется константой гидролиза галогенида соответствующего металла. У некоторых сплавов величина pH, обусловленная гидролизом в острие трещины, находится в щелочной области, например у магниевых сплавов. [c.181] Многие металлургические факторы влияют на склонность к коррозионному растрескиванию. Она обычно снижается при уменьшении размеров зерна. Особую важность имеет механическая прочность. Холодная деформация, как правило, увеличивает склонность к коррозионному растрескиванию. Последняя зависит также от термообработки при максимальной прочности сплава она максимальна и понижается с уменьшением прочности. На фиг. 82. представлен пример влияния термообработки на скорость растрескивания алюминиевых сплавов. [c.181] Многочисленные представления о причинах, вызывающих развитие трещин при коррозионном растрескивании, можнр свести к пяти основным типам. [c.183] Этот процесс уже описывался. fe возникает вследствие неадекватной репассивации. Кроме того, предполагается, что такие особенности микроструктуры, как упаковки дефектов и тесно примыкающие к ним зоны, избирательно разъедаются, возможно, вследствие сегрегаций на атомном уровне растворенных в основе элементов. [c.183] Этот термин охватывает несколько различных возможных механизмов. Водород поглощается в острие трещины со скоростью большей скорости его диффузии из этой зоны в объем образца. Одним из вескольких возможных путей он вызывает охрупчивание небольшого объема металла, который растрескивается под действием внешней нагрузки. [c.184] Разрушение от раскалывания возникает при разрыве межатомной связи X. Внутри материала на плоскости скольжения Р может возникнуть усилие сдвига. Прочность X может снизиться в результате адсорбции частиц S из окружающей среды. Адсорбция может повысить, напряжение сдвига на плоскости Р. Если отношение напряжения раскалывания к напряже-нию сдвига понижается, то может произойти изменение разрушения вязкого типа на раскалывание. [c.184] Этот вид растрескивания может возникнуть в результате избирательного коррозионного разъедания по границам зерен. Напряжение может только помогать отделению зерен и может не влиять на скорость химической реакции. Узкие пути избирательной коррозии существуют еще до приложения усилия. Это, вероятно, простейший механизм растрескивания. [c.185] В первоначальных теориях коррозионного растрескивания рассматривался двухстадийный процесс сначала электрохимическая реакция создает точечное поражение, являющееся концентратором напряжений, от которого затем распространяется на короткое расстояние трещина, после чего электрохимическая реакция повторяется. На такое двухстадийное развитие процесса в низкоуглеродистых сталях в нитратных растворах и в некоторых алюминиевых сплавах указывали внезапные всплески потенциала образцов, неравномерное их удлинение (затруднительное для объяснения, если образцы содержат много трещин) и акустические методы. В аустенитных нержавеющих сталях двухстадийный процесс не был обнаружен. Неравномерное распространение трещин в низкоуглеродистых сталях можно объяснить выделениями по границам зерен или связать с известными интерметаллическими соединениями в некоторых алюминиевых сплавах. Однако аустенитные нержавеющие стали являются сплавами с высокой вязкостью, и маловероятно, что в них возможно существование надреза, служащего концентратором напряжений и способного вызвать образование коротких трещин хрупкости скорее всего пластическая релаксация приведет к затуплению соотвествующего острия. Подобное же возражение можно высказать относительно коррозионного растрескивания а-латуней, хотя было Доказано, что в их локальных областях ближнего порядка могут существовать хрупкие трещины [115]. [c.185] Крайней мере на 750 мВ сверх этой величины. Была высказана гипотеза, что в острие трещины не только достигается значительная скорость нагружения, но и обеспечивается постоянное освежение раствора. Эти условия были воспроизведены на отрезке проволоки, анодно поляризованном при 0,5 А/см и подвергнутом нагружению в потоке коррозионной среды [116]. В этих условиях устранялся значительный потенциал поляризации. Исследование было повторено в потенциостатических условиях при —150 мВ при этом плотность тока выросла более чем в 10 раз [117]. Такое весьма значительное увеличение скорости растворения при нагружении стали было установлено только для сталей с содержанием 18% Сг и 8% Ni в концентрированном растворе хлорида. Не склонные к растрескиванию в хлоридных растворах материалы, например железо, обнаруживают весьма слабую тенденцию к таксшу увеличению скорости растворения. Сказанное относится и к стали с содержанием 18% Сг и 8% Ni в сульфатных растворах, в которых они не растрескиваются. [c.186] Вернуться к основной статье