ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние внешней среды из "Циклическая и коррозионная прочность титановых сплавов " Коррозионная усталость. Коррозионная среда отрицательно влияет на усталостную прочность практически всех конструкционных металлов и сплавов. Так, в речной воде, являющейся сравнительно малоагрессивной средой, усталостная прочность нержавеющих сталей снижается на 10— 30 %, углеродистых и легированных конструкционных сталей —в 1,5—2 раза, высокопрочных алюминиевых сплавов —в 2—3 раза. Особенно сильное воздействие среды наблюдается при наличии концентраторов напряжений. Как правило, при испытании в коррозионных средах не наблюдается физический предел выносливости, поэтому при большом числе циклов (10 —10 ) нагружения несущая способность образца может оказаться очень низкой. Это заставляет значительно увеличивать запасы прочности конструкций, подвергающихся циклическим нагрузкам и работающих в коррозионной среде. [c.158] ЛИЧНЫХ агрессивных средах. Это было неоднократно проверено на гладких и надрезанных образцах технически чистого титана различного качества [92, 127] и различных сплавов [153, 154 и др.] при N QI цикл. При этом установлено, что малая чувствительность к коррозионной среде (3 %-ный раствор МаС1) титана и многих сплавов на его основе (Т — 4 % А1 — 4 % Мп, Т1—6%А1—4% /и др.) сохраняется при различных термообработке, структуре и текстуре, частоте и виде нагружения [142]. [c.159] Как видно из данных табл. 29, технически чистый титан нечувствителен к коррозионной среде при испытаниях на усталость. [c.159] Наблюдаете небольшое повышение прочности, по-видимому, объясняется охлаждающим действием среды. У некоторых сплавов (8ТЗ, ВТ8) наблюдается снижение усталостной прочности на 2-8 % при испытании в 3 %-ном растворе Na I. Замечено [ 153], что при этом отсутствует четко выраженный физический предел выносливости. [c.160] Для детального изучения коррозионно-усталостной прочности были проведены более широкие исследования на сплаве ВТ6 [107, 155]. Базовое число нагружений составляло при испытании на воздухе 10 цикл, а при испытании в 3 %-ном растворе Na I З Ю цикл. Как видно из рис. 97, средние значения предела выносливости образцов диаметром 10 мм, испытанных на воздухе и в коррозионной среде, практически совпадают. Однако разброс пределов выносливости образцов сплава данного диаметра при испытаниях в коррозионной среде больше, чем на воздухе, поэтому при малой вероятности разрушения в коррозионной среде снижение усталостной прочности составляет примерно 20 МПа (6 %). Более заметное снижение предела выносливости под воздействием коррозионной среды можно наблюдать при испытании образцов диаметром 20 мм — на 20—30 МПа, или на 6—9 %, и особенно диаметром 32 мм —на 40—50 МПа, или на 12 — 15 %. Таким образом, во всех случаях нельзя пренебрегать чувствительностью титановых сплавов к коррозионной среде, особенно когда требуется большая надежность работы конструкции. [c.160] Чтобы более точно установить, на какой стадии появления или развития трещины действует коррозионная среда, были проведены исследования поверхности испытанных образцов (при долговечностях, близких к появлению трещины) под электронным микроскопом [ 142,155]. Определено, что коррозионная среда резко ускоряет процесс подрастания трещины. В то же время место начала появления усталостной трещины и на воздухе, и в коррозионной среде одно и то же —вдоль полос скольжения через ач])азу или через двойники. На первой стадии микроскопические трещины распространяются главным образом по линиям сдвигов. [c.160] Относительно слабое влияние коррозионной среды связано с присущим титановым сплавам продолжительным инкубационным периодом до появления трещины при многоцикловом нагружении. Длительность этого периода определяется временем, необходимым для возникновения на поверхности образца первых разрывов защитной оксидной пленки, происходящих вследствие локальных пластических сдвигов в приповерхностных областях. При малых амплитудах напряжений защитные пленки в основном сохраняются или успевают восстановиться. Этим и объясняется малая чувствительность титановых сплавов ко многим коррозионным средам при многоцикловом нагружении. [c.160] Пределы выносливости гладкИх образцов и образцов с напрессованными втулками приведены в табл. 30. [c.161] Как видно из табл. 30, прессовые посадки в 1,5—2 раза снижают усталостную прочность образцов. Обкатка поверхности значительно повысила предел выносливости образцов с прессовыми посадками всех диаметров, причем у обкатанных образцов диаметром 40 и 180 мм с напрессованными втулками о повысился до значений предела усталости гладких образцов. Еще более высокое значение о. получено для образцов диаметром 180 мм, которые после обкатки до запрессовки втулок подвергали чистовой обработке со снятием слоя 0,2 мм. При увеличении диаметра образцов фретинг-эффект не усиливается. [c.162] Б00°С снижает усталостную прочность на 20—25 %. Это снижение находится на уровне и даже несколькр меньше, чем снижение статической прочности под влиянием соответствующего повышения температуры. Интересно то, что предел выносливости надрезанных образцов значительно меньше зависит от температуры испытания, чем предел выносливости гладких образцов. Изменение усталостной прочности более значительно при отрицательных температурах, чем в диапазоне 20-450°С. Многие исследователи связывают уровень циклической прочности титановых сплавов при повышенных температурах (выше 300°С) непосредственно с длительной прочностью, отождествляя влияние длительности действия статической и циклической нагрузок. Циклическое нагружение в различных температурных областях вызывает различный характер разрушения, особенно в начальной стадии. В диапазоне —196 —+ 200°С разрушение начинается и распространяется преимущественно по двойникам, в области 200—400°С наблюдается обычное для высоких температур разрушение по телу зерен, при более высоких температурах разрушение происходит главным образом по границам зерен. [c.164] При температурах 20—400°С титановые сплавы обладают очень высокой термической усталостью — практически не удавалось разрушить стандартные образцы при быстром охлаждении с числом циклов до десятка тысяч. При более высоких температурах нагрева напряженных образцов и резком их охлаждении может происходить разрушение. Общая стойкость к термической усталости титановых сплавов ОТ4 и 8Т14 оказалась высокой и превысила стойкость сплава ХН78Т. [c.165] Вернуться к основной статье