Коррозионное растрескивание титановых сплавов

Растворы, содержащие ионы хлора, брома и иода, являются важнейшими природными (например, морская вода) и многими промышленными средами, поэтому поведение титановых сплавов в этих средах представляет наибольший интерес, тем более, что именно эти среды наиболее опасны для титана в отношении коррозионного растрескивания. Естественно поэтому, что коррозионное растрескивание титановых сплавов в галогенидах наиболее изучено. [c.33]

Рассмотрим основные факторы, определяющие чувствительность и склонность к коррозионному растрескиванию титановых сплавов в водных растворах галогенидов, природу этого явления и практические меры борьбы с ним. [c.34]

На коррозионное растрескивание титановых сплавов в водных растворах галогенидов существенное влияние оказывает потенциал (поляризация). В общем случае зависимость средней скорости роста трещины от потенциала в растворах, содержащих ионы хлора, брома или иода, примерно линейна, а другие факторы (состав и термообработка сплавов, pH раствора, размер зерна, текстура и др.) влияют на эту зависимость (рис. 24), усиливая или ослабляя ее. [c.35]

Основные факторы, определяющие склонность к коррозионному растрескиванию титановых сплавов в кислотных растворах, —примерно те же, что и при растрескивании в галогенидах. Общепринятой методикой исследования является построение кривых зависимости коэффициента интенсивности напряжений /Су от длительности нагружения т. Правильнее было бы строить эти кривые в "перевернутом" виде —зависимость времени разрушения (в убывающем порядке) от приложенного /Су. В этом случае кривые будут подобны кривым на рис. 22, поэтому в дальнейшем анализ растрескивания дается именно по кривым убывающая длительность разрушения (что прямо зависит от скорости роста трещины) — коэффициент интенсивности напряжений. Такое построение дает большую информацию относительно порогового значения /С , а также физико-химических стадий коррозионного разрушения. [c.49]

Большое влияние на коррозионное растрескивание в кислотах оказывает состав сплавов (легирующие элементы и примеси). Фактических данных по этому вопросу еще мало, но, по-видимому, закономерности, выявленные при изучении коррозионного растрескивания титановых сплавов в растворах галогенидов, остаются,—наиболее опасными являются алюминий и газовые примеси, а увеличению стойкости к растрескиванию способствуют /3-стабилизирующие элементы (особенно изоморфные-ванадий и молибден), а также пассивирующие—палладий и никель. [c.51]

Установлены некоторые специфические среды, в которых также происходит коррозионное растрескивание титановых сплавов. Однако пока еще нет достаточных сведений о закономерностях Растрескивания в этих средах. [c.55]

Таким образом, при коррозионном растрескивании в метанольных растворах наблюдаются основные характерные черты, присущие коррозионному растрескиванию титановых сплавов в водных растворах галогенидов (нарушение защитной пленки, активация поверхности, электрохимические процессы анодного растворения, абсорбция и сегрегация водорода в вершине развивающейся трещины). [c.81]

Сопоставление приведенных выше результатов с данными по коррозионному растрескиванию титановых сплавов.в метанольных средах показывает, что характер изменения процессов растрескивания титановых сплавов в метанольных средах идентичен процессам, идущим в агрессивных коррозионных средах, в которых отсутствует репассивация. Именно отсутствием области пассивности на анодных поляризационных кривых можно объяснить наблюдаемое на титановых сплавах в метанольных средах непрерывное увеличение анодного тока с увеличением потенциала. Повышенное содержание воды в метаноле приводит на об- разцах титановых сплавов к появлению области пассивности. Особенности влияния катодной поляризации и устранение коррозионного растрескивания на образцах титановых сплавов в метаноле связано с тем, что при наложении катодной поляризации на поверхности образуется плотный слой гидридов, создающий пассивное состояние. [c.84]

Глава 4. КОРРОЗИОННОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ [c.312]

В 1966 г. были представлены результаты [151] по определению общей коррозии и коррозионного растрескивания титановых сплавов в жидких мета,ллах. [c.353]

Как правило, это не зависит от микроструктуры. Однако обработка в р-области, при которой получают игольчатые структуры, например р-5ТА (высокотемпературная обработка на твердый раствор + старение), приводит к увеличению вязкости разрушения. В приведенном на рис. 74 примере увеличение вязкости разрушения составляет 33 МПа-м . При этом следует заметить, что улучшение таких свойств зависит и от состава сплава (см. рис. 73). В менее чувствительных к КР сплавах, например в сплаве — 4А1—ЗМо—IV положительное влияние технологической обработки в р-области более выражено для высоких уровней прочности [41]. В высокочувствительных к КР сплавах, например сплавах на основе Т1 — 8А1 или сплавах с высоким содержанием кислорода, структуры, полученные р-обработкой на твердый раствор с последующим быстрым о.хлаждением, относительно устойчивы к КР. В сплавах с такими структурами после старения нивелируется благоприятное влияние термической обработки в р-области за счет свойственной чувствительности к КР. Эти эффекты более детально описываются в разделе по практическим аспектам коррозионного растрескивания титановых сплавов. [c.367]

МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА КОРРОЗИОННОГО РАСТРЕСКИВАНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ [c.388]

Микромасштаб, примененный во многих случаях к хрупкому разрушению, основывается на том, что высокие нормальные напряжения возникают на конце плоскостного скопления краевых дислокаций, блокированных препятствиями в виде границ зерен. Следует отметить обзорную работу [211] по применению та кого подхода к проблемам разрушения. Этот вид анализа был успешно приме нен [158] для объяснения напряженного состояния, вызывающего зарождение трещин в жидких металлах. Однако анализ не может быть использован для прогнозирования сопротивления коррозионному растрескиванию титановых сплавов могут быть определены лишь некоторые тенденции качественного характера. [c.393]

Предотвращение коррозионного растрескивания титановых сплавов [c.428]

В данном обзоре рассмотрены многие экспериментальные факторы, которые оказывают влияние на чувствительность к коррозионному растрескиванию титановых сплавов. Хотя общая основа была установлена, очевидно, что требуется дальнейший экспериментальный и особенно теоретический анализ. Таким образом, представленный обзор следует рассматривать как прогресс в этом направлении несомненно, что некоторые дискуссионные практические и теоретические факторы в будущем будут преданы забвению. Необходимо подчеркнуть, что многие проблемы КР для специфических пар сплав/среда были решены вскоре после их открытия. Это не означает, однако, что такие проблемы не возникнут в будущем, но можно надеяться, что этот обзор будет полезен при распознании таких проблем. Субкритический рост трещин может происходить по механизму иному, чем при КР. Наиболее важным является рост усталостных трещин. В последние годы много внимания уделялось рассмотрению аналогии между коррозионным растрескиванием и коррозионной усталостью имеются указания и на взаимосвязанность этих процессов. При применении титановых сплавов в авиационно-космической технике и при подвод- [c.431]

Коррозионная стойкость и коррозионное растрескивание титановых сплавов [c.29]

Наиболее детально изучено коррозионное растрескивание титановых сплавов в морской воде и в водных растворах соли. Было обнаружено, что несмотря на прекрасную общую коррозионную стойкость титана и его сплавов в морской воде и полное отсутствие коррозии под напряжением гладких образцов, острый надрез вызывает коррозионное растрескивание образцов в этих средах. Особенно сильно коррозионное растрескивание титановых сплавов в естественной и синтетической морской воде развивается при проведении испытаний на образцах с усталостной трещиной. [c.192]

К случаям коррозионного растрескивания относятся так называемое сезонное растрескивание латуней щелочная хрупкость котельных сталей, межкристаллитное коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов и благородных металлов внутри-кристаллитное коррозионное растрескивание магниевых сплавов в растворах хлоридов внутрикристаллитное растрескивание аустенитных нержавеющих сталей в средах, содержащих хло-ридные или гидроксильные ионы межкристаллитное коррозионное растрескивание титановых сплавов и их растрескивание вследствие наводороживания при коррозии. [c.72]

В нейтральных водных растворах коррозионное растрескивание титановых сплавов имеет преимущественно транскристаллитный характер. (Прим. ред.) [c.193]

Рассмотрим с учетом изложенных положений особенности растрескивания титановых сплавов в метанольных растворах. К их числу прежде всего относится влияние воды на склонность к растрескиванию малое количество воды усиливает склонность к растрескиванию, добавление более 0,5 % воды резко снижает склонность к растрескиванию. Метанол, вообще не содержащий влаги, обладает высоким электрическим сопротивлением, так же, как, например, вода, не содержащая следов солей, кислот или щелочей. Добавление в метанол ничтожного количества воды (менее 0,1 %) приводит к резкому падению электрического сопротивления, снижению омического контроля коррозионного процесса, повышению плотности анодного тока и соответственно к сниже- [c.83]

Титан обладает отличной стойкостью к струевой и кавитационной коррозии в морской воде. Высокую стойкость к эрозионной коррозии показали сплавы Ti - 6A1 V и Ii-7Al-2Nb-lTa. Титан обладает высокой стойкостью к питтинговой, щелевой и межкристаллитной коррозии. Он не корродирует под слоем отложений и лакокрасочных покрытий. В последние годы проводятся обширные исследования коррозионного растрескивания титановых сплавов в морской воде, причем особое внимание уделяется сплавам Ti-6A1 V Ti-6Al-6V-2Sn Ti-3 u Ti -7A1--2Nb-l Та и Ti-8Mo-8V-2Fe-3 Al. [c.26]

Изменение pH раствора существенно влияет на коррозионное растрескивание титановых сплавов. В общем случае при увеличении кислотности раствора склонность к растрескиванию повышается, а при увеличении pH щелочных растворов чувствительность к растрескиванию снижается. Оценка влияния pH раствора на коррозионное растрескивание усложняется потому, что pH раствора в развивающейся трещине отличается от среднего pH раствора. Это объясняется отсутствием достаточной циркуляции внутрищелевого раствора с окружающей средой и интенсивным гидролизом солей в трещине. Поэтому при более или менее длительном развитии трещины у ее вершины устанавливается рН = 1,5-гЗ,5, малозависящая от среднего pH раствора хлорионов. Все определяется [c.36]

Особую роль в коррозионном растрескивании титановых сплавов играют газовые примеси — водород, кислород, азот, углерод, кремний. Чрезмерное содержание их может вызвать коррозионное растрескивание даже технически чистого титана. Так, титан, содержащий до 0,12 % Оа, абсолютно устойчив к коррозионному растрескиванию, а титан, содержащий 0,38 % Оа, растрескивается в 3 %-ном растворе ЫаС1. Сплав Т1 —6 % А1—4 % V (типа ВТ6) обладает высоким сопротивлением к коррозионному растрескиванию при содержании в нем менее 0,1 % Оа. Однако при концентрации более 0,13—0,14 % Оа у этого сплава наблюдаются низкие пороговые значения [ 31 ]. Отрицательное влияние кислорода на сопротивление коррозионному растрескиванию объясняют облегчением процессов упорядочения и плоскостного сдвига. Влияние азота и углерода практически не изучено. Известно лишь, что азот, как и кислород, увеличивает склонность к коррозионному растрескиванию. Кислррод и азот при излишнем их содержании в сплаве вызывают коррозионное растрескивание, которое трудно уменьшить специальной термообработкой (закалка с температуры превращения а + Угле- [c.39]

Опасность коррозионного растрескивания титановых сплавов в водных растворах галогенидов возникает при внешней поляризации — 0,5 0,3 В (по хлорсеребряному электроду). Это следует учитывать при конструировании и эксплуатации оборудования. Необходимо также не допускать подкисления растворов в щелях, застойных зонах и других местах особенно на участках повышенной концентрации напряжений, где облегчается возникновение микродефекта и дальнейшее его развитие в виде коррозионной трещины. С целью ингибирования в растер вводят ионы гидроксила или буферных соединений. Другой способ защиты от коррозионного растрескивания—нанесение на поверхность титановых сплавов модифицированной композиции 5А-5, содержащей фтористый кальций, смолу ДС808, алюминиевую пудру, ксилол и катализаторы ХН-6-2163 [43]. [c.42]

Фактических данных по коррозионному растрескиванию титановых сплавов в кислотах очень мало. В отличие от нейтральных растворов растрескивание в кислотах, как правило, происходит при заметной и даже высокой интенсивности общей коррозии, поэтому прежде всего необходимо определить возможность использования титановых сплавов из соображений допустимой общей коррозии. Следует, однако, отметить, что даже при больмшй-хкорости коррозии титана не снижается опасность коррозионного растрескивания в отличие от поведения сталей перлитного класса. Имеющиеся данные о коррозионном растрескивании титановых сплавов в кислых растворах относятся главным образом к слабым растворам (и частично — к растворам средней концентрации) соляной и [c.48]

Метиловый спирт (метанол) нвлнется той оригинальной средой, которая вызывает коррозионное растрескивание титана, не будучи агрессивной средой для многих других металлов. Специфичность растрескивания титановых сплавов в метиловом спирте наблюдается во многом. С явлением коррозионного растрескивания титановых сплавов в метиловом спирте связано много вопросов, в решении которых до настоящего времени у исследователей нет единой точки зрения. Растрескивание наблюдается у технически чистого титана и ряда сплавов различных композиций на гладких, надрезанных образцах и образцах с наведенной трещиной. Следует отметить большое число зарубежных исследований процесса коррозионного растрескивания титановых сплавов в метиловом спирте. Большинство этих работ освещает химизм процесса природы коррозионного растрескивания титана вообще, роль различных ионов в этом явлении. Кроме чистого метилового спирта, растрескивание вызывают растворы воды в спирте и компаундные системы спирт—галогениды независимо от способов введения ионов (соли или кислоты), мети но л —серная кислота и др. [c.53]

Особенность разрушения при коррозионном растрескивании титановых сплавов в метиловом. спирте и комплексных системах — межкристаллитный характер распространения трещины. Под влиянием дополнительных факторов интеркристал-литное разеитие трещины может переходить в смешанное, например под влиянием присутствующих ионов галогенидов- Смешанный характер растрескивания может наблюдаться у некоторых сплавов (например, Т( — 5 % А1), но межкристаллитность распространения и особенно зарождения коррозионной трещины все же является характерной чертой растрескивания в метиловом спирте. [c.53]

Коррозионное растрескивание титановых сплавов может наблюдаться не только в метиловом спирте как жидкости, но и в его парах. В газовой среде метанола подвержены коррозионному растрескиванию и технически чистый титан, и многие его сплавы, в частности Ti — 6%А1 — 4%V> Ti—8%А1—1 %V — 1 % Mo, Ti — 4,5 % Al — — 6 % Zr —11,5 % Mo. Основными параметрами, определяющими стойкость к растрескиванию, можно считать содержание в газовой среде различных примесей в частности, кислорода, паров соляной кислоты и воды, температуру среды и состояние поверхности металла. Содержащийся в паровой фазе метанола кислород инициирует коррозионное растрескивание даже на образцах без концентрации напряжений. С повышением концентрации кислорода в газовой фазе стойкость всех опробованных сплавов снижается. Усиление коррозионного растрескивания наблюдается и при добавке в пары метиловогР спирта паров соляной кислоты. Наоборот, присутствие паров воды или аммиака оказывает сильное ингибирующее действие. [c.55]

Фреоны. Установлено коррозионное растрескивание титанового сплава Ti — — 6%А1—4% /в растворе СС1з Е — СНз ОН (1 1). Растрескивание гладких образцов наблюдалось при повьгшенных температурах, а при наличии острых надрезов — и при 20°С. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что повышение содержания воды во фреоне (0,009 %) благоприятно сказывается на сопротивлении растрескиванию. На основании этого рекомендуется поддерживать повышенное соотношение вода —хлор. Роль хлора особенно неблагоприятна на первой стадии —при зарождении трещины [ 54]. [c.55]

В работах [61, 62] рассматривается возможность реализации при коррозионном растрескивании титановых сплавов обоих механизмов. При этом с увеличением коэффициента интенсивности напряжений доля анодного растворения (повышенное растравливание на полосах скольжения) уменьшается, а количество выделяющегося водорода и соответственно водородное охрупчивание увеличиваются. Близкие представления подробно развит1 1 В.А. Маричевым [63, 64]. Он считает, что критическая скорость роста трещин —и соответствующая ей критическая величина интенсивности напряжений, при которой происходит водородное охрупчивание (Kg, являются количественными показателями роли локального анодного растворения и водородного охрупчивания при росте трещин. При и ,< а.ох основным механизмом корро- [c.59]

Сопоставление изложенного выше механизма с фрактографией разрушения титанового сплава типа ВТ5-1 наглядно показывает возможность перенесения основных положений, развитых Пикерингом, Цвеном и Эмбери, на случай коррозионного растрескивания титановых сплавов в водных растворах, что, по нашему мнению, более полно раскрывает природу процессов. [c.66]

Обычная коррозионная стойкость материала не является показательной в отношении склонности его к коррозионному растрескиванию. Известно, например, что высокопрочные деформируемые сплавы системы А1—Zn—Mg при хорошей общей коррозионной стойкости обладают высокой чувствительностью к КПН, особенно в зоне сварных соединений, что затрудняет их применение [64]. Углеродистые и малолегированные стали весьма стойки к общей коррозии в щелочной среде при повышенных температурах, в то же время они склонны к КПН в этих средах. Наоборот, многие магниевые сплавы, весьма чувствительные к общей коррозии, не проявляют существенной склонности к разрушению типа КПН, то же можно сказать о широко распространенном алюминиевом сплаве АК4 и др. Вместе с тем каверны, язвы и другие коррозионные повреждения, являясь концентраторами напряжений, часто служат очагами коррозионного растрескивания. Если материал склонен и к общей коррозии, и к КПН, трудно разделить эти два процесса как в начальной стадии, так и при развитии разрушения. Так, коррозионное растрескивание титановых сплавов ВТ6, ВТ 14 (термоупрочненного) [c.73]

Из ЭТИХ различных видов представления данных следуют два пути описания или определения чувствительности к коррозионному растрескиванию титановых сплавов 1) абсолютная величина Сгкр и отношение KiupIKi и 2) скорость роста трещины при различных значениях коэффициента интенсивности напряжений. [c.313]

При сравнении эксплуатационных характеристик при использовании сплавов на основе железа, алюминия и титана очевидна недостаточность таких данных для титановых сплавов. Это объясняется, во-первых, тем, что использование титановых сплавов началось сравнительно недавно, во-вторых, неЕЮТорые данные, полученные на военных конструкциях, составляют секретную информацию. Следует отметить различия в поведении алюминия и титановых сплавов в водных растворах, которые, вероятно, являются общими и для других сред. Алюминиевые сплавы проявляют КР при очень низких величинах К- При этом часто трудно определить величину Л екр [230]. Для титановых сплавов сравнительно легко определить пороговую величину Кгкр и установить, развивается процесс КР или нет. Кроме того, скорости роста трещин в титановых сплавах обычно более высокие (10 см/с). Таким образом, в противоположность алюминиевым сплавам коррозионное растрескивание титановых сплавов легче предотвратить, чем уменьшить скорости роста трещин. В алюминиевых сплавах последнее достигается перестариванием [230]. Доступные эксплуатационные данные для титановых сплавов указывают на отсутствие проблем КР для большинства случаев применений немногие, скорее впечатляющие, исключения были даны в тексте. Можно надеяться, что этот обзор, суммирующий известные особенности КР, создаст основу для распознания и устранения потенциальных проблем КР в будущем. [c.414]

Коррозионное растрескивание титана и его сплавов вызывают естественная и синтетическая морская вода [221, 222], дымящая азотная кислота [53, с. 267], расплавы солей, N204, метанол [53, с. 267 223], жидкая органика [224], кипящий раствор Mg I2 [225], метаноло-вые растворы, содержащие бром, хлор и иод [53, с. 283]. Довольно полный перечень сред, в которых наблюдалось коррозионное растрескивание титановых сплавов, приведен в работах [53, с. 267 223]. [c.192]

В заключение следует отметить, что в настоящее время нет единой точки зрения на механизм коррозионного растрескивания титановых сплавов. Многие исследователи отрицают специфическую роль С1-И0Н0В в коррозионном растрескивании титана, полагая, что растрескивание прежде всего контролируется процессом наводороживания и протекает по механизму водородного охрупчивания [262, 265—26 . [c.90]

Рис. 13.2.5. Неустойчивый рост поверхностной трещины при коррозионном растрескивании титанового сплава типа ВТ20 в 3%-пом растворе 1ЧаС1

Значение а определяют расчетным путем или экспериментально [266]. ПolV имo факторов, определяющих механические процессы разрушения, на коррозионную трещиностойкость металла существенное влияние могут оказывать электрохимические условия в вершине трещины. Установлено [165, 238], что по мере развития трещины электрохимическое состояние в вершине трещины, интегрально характеризуемое водородным показателем pH и электродным потенциалом ф, непрерьшно изменяется, причем, в зависимости от скорости роста трещины устанавливаются различные значения pH и <р. Например, если коррозионное растрескивание титанового сплава в 3%-ном растворе Na l протекает со скоростью меньше 2 10 мм/с, электродный потенциал постепенно увеличивается и может достигать + 0,2...0,4 В (Н.В.Э), а раствор в полости трещины подкисляется до pH = 2,5...3. При скоростях роста трещины, превышающих 2 10 мм/с, электродный потенциал достигает -0,8 В ( Н.В.Э), и в полости трещины наблюдается подщелачивание до pH = 9... 10 [165]. [c.483]

В книге изложены основные закономерности изменения циклической и коррозионной прочности титановых сплавов в зависимости от химического состава, структуры и окружающей среды. Детально рассмотрен процесс коррозионного растрескивания сплавов на основе титана и физическая природа этого явления в различных агрессивных средах. Анализ малоцикловой долговечности проведен на основе исследования процесса микронеоднородности протекания пластической деформации в упруго-пластической области нагружения. Многоцикловая усталость рассмотрена с использованием статистических методов анализа. Особое внимание уделено влиянию различных охрупчивающих факторов, состояния поверхности и коррозионных сред на циклическую долговечность, а также методам повышения циклической прочности. [c.2]

Отечественные а- и псевдо-а-сплавы с содержанием алюминия до 3,0 % (сплавы ОТ4-0, о14-1, ПТ-7М, АТЗ) практически не чувствительны к коррозионному растрескиванию. Так, сплав АТЗ имеет порюговое значение = 85 МПа При повышении содержания в нем алюминия до 6 % (сплав АТ6) снижается до 25 МПа л/м [29]. Следует отме-тить, что содержание в псевдо-а-сплавах других легирующих элементов может в некоторых случаях резко снизить отрицательное влияние алюминия даже при его высоком содержании. Так, сплав ПТ-ЗВ, содержащий около 5 % алюминия, но легированный еще 1,5—2,0 % ванадия, практически не чувствителен к коррозионному растрескиванию, у него >110 МПа /м. В то же время добавление в сплавы, содержащие более 4 % алюминия, элементов замещения, стабилизирующих а-фазу (олово) или нейтральных упрочнителей (цирконий) заметно увеличивает их склонность к коррозионному растрескиванию. Значительно снижает чувствительность титановых сплавов к коррозионному растрескиванию 38 [c.38]

Наиболее вредной примесью в титановых сплавах, способствующей коррозионному растрескиван ию, является водород. Известно, что и без коррозионной среды примесь водорода может привести к хрупкости, но в агрессивных средах его вредное влияние сказывается на более ранней стадии. На рис. 28 представлена зависимость от содержания водорода в сплаве Т1—8 %А1 —1% / —1% Мо [33]. Видно, что стойкость к коррозионному растрескиванию этого сплава и на воздухе, и в 3 %-ном растворе НаС1 сильно зависит от содержания водорода в металле. При [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...