ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Коррозионное растрескивание в водных растворах из "Титановые конструкционные сплавы в химических производствах " В водных средах титан несравненно более устойчив к коррозионному растрескиванию (КР), чем некоторые другие пассивирующиеся металлы, например нержавеющие стали. Титановые образцы, изогнутые У-образно, и без концентраторов напряжений не подвергаются коррозионному растрескиванию в водных средах. При наличии эффективного концентратора напряжений кажущаяся невосприимчивость титана к коррозионному растрескиванию в этих средах исчезает [434 436]. [c.171] Склонность к растрескиванию зависит от способа нагружения образца. Если образец сначала нагружали и прогиб его стабилизировался, а затем в ячейку заливали электролит, то образец проявлял высокую стойкость к растрескиванию. Если образец нагружали после того, как он был залит электролитом, то очень быстро наступало растрескивание. На рис. 4.39 й 4,40 представлены результаты подобных экспериментов. Склонность к коррозионному растрескиванию оценивали по отношению коэффициента концентрации напряжения, необходимого для разрушения в исследуемой среде (Kis ), к коэффициенту критической концентрации напряжения, необходимому для разрушения на воздухе (Ki ). [c.172] При смещении потенциала в отрицательную сторону время до растрескивания увеличивается. При потенциале, равном —1,3 В, достигалась катодная защита. При смещении потенциала к положительным значениям до 1,0 В время до растрескивания несколько увеличивается. При приближении к потенциалу питтингообразования время до растрескивания уменьшается при потенциале 3,0 В растрескивание наблюдалось во всех случаях еще до достижения полной нагрузки. [c.172] Было установлено, что в интервале потенциалов от —1,2 В до + 1,2 В существуют три области потенциалов, в которых сплав имеет различную коррозионно-механическую прочность область катодной защиты —0,6 В область пониженной коррозионномеханической прочности от — 0,6 до — 0,2 В область анодной защиты —0,2 В [448]. [c.173] Процесс нагружения может значительно влиять на результаты испытаний на коррозионное растрескивание. Например,- как следует из рис. 4.41, в 3%-ном водном растворе Na l (кр. /) снижение относительного удлинения при разрыве образцов наблюдалось в довольно узком интервале скоростей деформации. При высоких скоростях деформации происходило пластичное разрушение, а при низких —репассивация деформированной поверхности предотвращала развитие трещины. В метанольном растворе НС репассивация деформированной поверхности невозможна, поэтому при низких скоростях деформации происходит развитие трещины. [c.173] Значение Kis сильно меняется для разных плавок одного и того же сплава титана. Тем не менее установлено, что с повышением предела прочности сплава Kis снижается [434]. [c.173] Сопротивление титановых сплавов коррозионному разрушению зависит от их состава и термической обработки. Склонность ряда сплавов к внутрикристаллитному коррозионному растрескиванию можно устранить термообработкой в -области, введением в сплав -стабилизаторов или снижением содержания алюминия в сплаве [434]. [c.173] Как правило, такие легирующие элементы, как А1, Sn, Мп, Со, а также кислород, увеличивают чувствительность к коррозионному растрескиванию, а Мо, Nb и V улучшают стойкость к КР. В [434] приводятся данные по склонности к растрескиванию 27 различных сплавов титана. Как было показано в [449], легирование высокопрочного сплава титана палладием уменьшает склонность к коррозионному растрескиванию в растворах Na l, но не предотвращает ее полностью. [c.174] Алюминий стимулирует образование гидрида и меняет характер расположения дислокаций в сплаве. Если титан имеет ячеистое распределение дислокаций, то его сплавы с алюминием— копланарное. Это приводит к расширению ступенек выхода полос скольжения и, следовательно, затрудняет их репассивацию. Кроме того, алюминий задерживает репассивацию из-за увеличения критического тока пассивации титана и вызывает его охрупчивание в результате образования упорядоченной фазы Т1зА1 после определенных термических воздействий. Вследствие этих причин алюминий как легирующий элемент увеличивает склонность титана к коррозионному растрескиванию (рис. 4.42) [434]. Содержание в титане более 5% алюминия и более 0,3% кислорода способствует усилению чувствительности к растрескиванию. Добавка элементов, стабилизирующих р-фазу, например молибдена, оказывает положительное влияние на сплавы Ti—Al, но не приводит к улучшению свойств титановых сплавов, содержащих кислород [434]. [c.174] Кинетику распространения трещин исследовали на сплаве Ti — 8% Al—1%Мо—1%V. Скорость роста трещин была высокой (около 6 мм/мин), но после начального периода практически оставалась постоянной, несмотря на возрастающую интенсивность напряжений [434]. [c.174] Коррозионное разрушение сплава Ti — 8% Al—1%Мо — 1% V изучали на образцах с двухсторонним надрезом в условиях растяжения. Коррозионное растрескивание отмечалось в растворах хлоридов, бромидов и иодидов (0,6М концентрации), но в растворах щелочи, фторида, сульфида, сульфата, нитрита, нитрата, перхлората, цианидов и тиоцианидов сплав был стоек. Фторид, щелочь и перхлорат препятствовали коррозионному растрескиванию сплава в растворах хлорида, бромида и иодида при соотношении молярных концентраций (10—100) 1 и выше. При потенциалах более отрицательных, чем —0,75 В (по н. в.э.), образцы во всех растворах имели катодную защиту. Область анодной защиты была зарегистрирована для растворов бромида и хлорида. Наблюдали растрескивание и в чистых растворителях дистиллированной воде, метаноле, четыреххлористом углероде, метиленхлориде и трихлорэтилене. Появление коррозионных трещин в данном случае объясняется присутствием следов хлоридов как в металле, так и в агрессивной среде. [c.174] Пытались также подобрать защитное покрытие, которое предохраняло бы сплав от коррозионного растрескивания. Краска на основе эпоксидной смолы, пигментированная хроматом, оказалась неэффективной. Золотое, платиновое и цинковое покрытия не влияли существенно на сопротивление растрескиванию. Оптимальными оказались некоторые сложные лакокрасочные покрытия на основе поливинилхлорида, содержащие сравнительно большой процент (до 55) алюминиевой пудры [450]. [c.175] Фрактографические исследования а-сплава Ti — 5% Al — 2,5% Sn показали, что поверхность излома после коррозионного растрескивания в метанольном растворе НС1 имеет такой же вид, как и после растрескивания в водном растворе Na l. Такие же наблюдения были сделаны и при исследовании а+ -сплава Ti — 8% Al—1%Мо—1%V. В обоих типах растворов поверхность трещины близка к гексагональной базисной плоскости 0001 а-кристаллитов. В обоих случаях распространение трещин тормозится р-зернами. С одной стороны, для коррозионного растрескивания в метанольном растворе соляной кислоты требуются меньшие локальные концентрации напряжений, чем в водном растворе хлористого натрия, но, с другой стороны, распространение трещин в метанольных растворах происходит медленней, чем в водных. [c.175] Предполагают, что механизм развития трещины в образцах сплава титана (с уже имеющейся трещиной, предварительно созданной) одинаков в принципе как для спиртовых, так и для водных растворов [451 452]. [c.175] Зависимость между скоростью деформации образца и подвижностью трещины подобна зависимости между коэффициентом концентрации напряжений и подвижностью трещины. В метанольных растворах подвижность трещины с увеличением скорости деформации сначала возрастает по логарифмическому закону, а затем стабилизируется и не зависит от скорости деформации. В водных растворах скорость распространения трещины постоянна при скорости деформации, превышающей критическую [434]. [c.175] ЦИИ образца. Таким образом,коррозионное (растрескивание — сравнительно медленный процесс [451]. [c.176] Экспериментально установлена лин-ейная зависимость между логарифмом скорости деформации и обратной абсолютной температурой, что позволяет определить кажущуюся энергию активации, которая оказывается равной около 21 кДж/моль [452]. Это значение типично для диффузии в водных растворах электролитов. Исследования [452] скорости распространения трещины в сплаве Ti — 8% Al—1% Mo— 1% V при Е = —500 мВ в 1 М растворе НС1 в смеси воды с этиленгликолем показали, что растрескивание замедляется при увеличении вязкости раствора. В двойных логарифмических координатах эта зависимость линейна. При изучении коррозионного растрескивания а-сплава титана с кислородом в 3%-ном водном растворе Na l и в 1%-ном растворе НС1 в метаноле установлено, что в растворах с одинаковой вязкостью скорость развития трещины возрастала с увеличением скорости деформации. Эти данные показывают также, что фактор, определяющий скорость распространения трещины, — диффузия реагентов в электролите. Далее, установлено, что скорость растрескивания возрастает при увеличении концентрации галогенидов. Поэтому полагают, что диффузия с переносом в электролите галогенид-ионов определяет скорость распространения трещин [452]. [c.176] Вернуться к основной статье