ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние состава стали на склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением из "Диагностика металлов " Поскольку высокопрочные стали в наибольшей степени по сравнению с менее прочными склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением, то особый интерес вызывает возможность прогнозирования этой склонности по химическому составу. Высокопрочные стали широко используются в болтовых и фланцевых соединениях. Имеются данные о склонности высокопрочных болтовых сталей к растрескиванию при атмосферной коррозии. В условиях промышленного предприятия, на транспорте, в приморских районах, содержащих промышленные газы (SOg , СГ и др.), а также влагу с пылью, несущей соли, в щелях, язвах и трещинах, куда ограничен доступ кислорода к металлу, возможно гидролитическое подкисление раствора до pH 2-4. [c.303] Наблюдается отчетливая тенденция роста а r-Mo-V-стали с уменьшением содержания углерода ниже 0,25-0,30% (рис. 5.74). Этому содержанию углерода в стали соответствует переход при закалке от структуры реечного (дислокационного) мартенсита к структуре пластинчатого (двойникованного) мартенсита. В сталях с повышенным содержанием углерода в ряде случаев имеет место зарождение суб-микротреш ин при столкновении одной крупной пластины мартенсита с другой и с границей зерна. [c.305] Испытания на коррозионное растрескивание под напряжением проводили на цилиндрических образцах с кольцевым надрезом глубиной 0,8 мм с радиусом основания 0,2 мм (коэффициент концентрации напряжений = 2,75). Коррозионной средой служил 3% -ный раствор Na l, подкисленный НС1 до pH = 2,2 база испытаний - 30 сут. [c.305] Сопротивление коррозионному растрескиванию в среде с pH = 2,2 существенным образом зависит от структуры стали, варьируемой изменением как химического состава, так и температуры отпуска. [c.305] Особый интерес вызывает влияние бора на сопротивление стали коррозионному растрескиванию. Поскольку бор склонен к сегрегации по границам зерен, то его присутствие в стали может повлиять на весь комплекс механических свойств. Были изучены композиции стали с 0,2 и 0,4% С, в которые вводили 0,002% В [191]. Их механические свойства приведены в табл. 5.11. [c.306] После закалки и отпуска при 240 и 450 С все исследуемые стали приобретают структуру отпущенного мартенсита и троостита соответственно. В сталях, содержащих 0,2% С, структура после закалки образована в основном реечным (пакетным) мартенситом. Повышение в стали содержания углерода до 0,4% сопровождается увеличением в структуре доли пластинчатого (двойникованного) мартенсита. Влияние титана и бора на структуру сталей, выявляемую с помощью светового микроскопа, практически не заметно. Исключение составляют лишь возникп1ие в результате легирования титаном крупные (размером 0,09-0,21 мкм) нитриды титана TiN (рис. 5.75). Такие частицы весьма редко встречаются в сталях без титана. Введение титана и бора в сталь незначительно влияет на прочность стали при растяжении (см. табл. 5.12). [c.306] По данным фрактографического анализа изломов повышение склонности к коррозионному растрескиванию под напряжением исследованных выше сталей сопровождается увеличением в зоне стабильного роста треш ины доли поверхности разрушения излома, формирующейся по механизму квазискола и межкристаллитного разрушения [192]. Довольно часто очаг зарождения треш,ины располагается на некотором расстоянии (0,1-0,3 мм) от основания надреза, что указывает на механизм водородного охрупчивания r-Mo-V- сталей при испытании на коррозионное растрескивание. [c.311] Из табл. 5.12 отчетливо выявляется тенденция к уменьшению диаметра ямок в зоне стабильного роста трещины при испытании на коррозионное растрескивание по сравнению с растяжением на воздухе (исключение сталь 20Х2СНМТР с повышенным сопротивлением коррозионному растрескиванию). Это свидетельствует об увеличении плотности распределения карбидов и неметаллических включений, инициирующих вязкую микротрещину - ямку. Таким фактором, облегчающим зарождение ямок у карбидов и неметаллических включений, является водород, выделившийся при коррозии и адсорбируемый на поверхности раздела частица-матрица. [c.311] Зонами 1, 2 и 3 обозначены зоны зарождения, стабильного и ускоренного роста трещины соответственно. В числителе — данные, полученные на воздухе, -в знаменателе - в среде. [c.312] Ввиду коррозионного повреждения поверхности разрушения количественная оценка доли структурных составляющих затруднена. [c.312] Анализ изломов образцов с V-образным надрезом из r-Si-Mo-, r-Ni-Mo-V-, r-Ni-Mo-V-Ti-B-, r-Mo-Ti-B-, r-Мо-сталей, испытанных на коррозионое растрескивание, показывает, что, когда очаги зарождения трещины обнаружить удается (этому препятствуют продукты коррозии), более чем в 50% случаев они расположены на некотором расстоянии от поверхности. Кольцевые зоны среза (сдвига) отделяют место зарождения трещины от основания надреза. При водородном охрупчивании облегчается зарождение трещины на некотором удалении от поверхности, где создается трехосное напряженное состояние. Следовательно, по крайней мере, в части образцов трещины зарождаются по механизму водородного охрупчивания. [c.313] Согласно [191], введение титана и бора в низколегированные стали уменьшает их склонность к распространению трещины по границам зерен в условиях коррозионного растрескивания. Концентрируясь вблизи границ бывших аустенитных зерен, бор повышает их когезивную прочность или, снижая свободную энергию границ, препятствует диффузии к ним и накоплению ионов водорода. [c.313] В случае реализации коррозионного растрескивания по водородному механизму следует ожидать, что адсорбция водорода возможна по границам раздела матрица-включение. С этим согласуется факт растрескивания частиц нитридов титана, инициирующих ямки. Вероятно, это растрескивание происходит на ранних этапах пластической деформации. Ввиду высокой концентрации напряжений в основании кольцевого надреза образца К = 2,75) пластическая деформация возникает при нагружении до о = 0,ЗОв. [c.313] Предполагается [191], что эти трещины в теле частиц наряду с границей раздела матрица-частица являются местами стока для водорода. В результате снижается концентрация водорода по границам зерен и в пластической зоне у вершины макротрещины. Таким образом, вводя титан и бор в r-Ni-Mo-V-, r-Ni-Mo и r-Ni-Mo-Si-V-стали, содержащие - 0,2% С, обеспечивают их высокое сопротивление коррозионному растрескиванию в коррозионно-активных средах. [c.313] Роль неметаллических включений существенно зависит от их природы. Хрупкие включения, такие как силикаты и глинозем, разрушаясь при производстве прокатных изделий, увеличивают количество ловушек водорода. Пластичные сульфиды и оксисульфиды, более способные к деформируемости при прокатке, не теряют в значительной степени сопряжения кристаллических решеток обеих фаз. Однако образование столь протяженных плоскостных межфазных границ существенно влияет на чувствительность коррозионно-механических характеристик материалов к направлению приложения нагрузки. Особенно опасно приложение нагрузки перпендикулярно прокатке, как в случае, приведенном на рис. 5.78. Оксиды и сульфиды образуют протяженное плоскостное тело. [c.314] Наиболее часто зарождение и рост трещин в условиях коррозионного растрескивания под напряжением обусловлены их межзеренным характером. Однако имеются данные о транскристаллитном характере зарождения и роста трещин при этом виде растрескивания. Как правило, образующиеся при коррозионном растрескивании многочисленные трещины ориентированы перпендикулярно направлению растягивающих напряжений. [c.315] Вернуться к основной статье