Усталость металлов Коррозионная и адсорбционная усталость

УСТАЛОСТЬ МЕТАЛЛОВ. КОРРОЗИОННАЯ И АДСОРБЦИОННАЯ УСТАЛОСТЬ [c.104]

В общем, разрушение металла в условиях коррозионно-усталостного нагружения обусловлен<> как механическим фактором, так и адсорбционным, и коррозионно-электрохимическим воздействием среды. При многоцикловой усталости коррозион-но-электрохимическое воздействие среды весьма значительно. При малоцикловой усталости, когда нагрузки на материал выше, а время до разрушения — значительно меньше, определяющую роль играют факторы сугубо механические и адсорбционные, а коррозионно-электрохимическое воздействие среды отходит на второй план. [c.53]

Коррозионная усталость развивается в воде, растворах электролитов и других коррозионноактивных средах. Это явление связано с электрохимическими процессами, которым предшествует адсорбция ионов или молекул, что может вызвать адсорбционную усталость. Адсорбция водорода на катодных участках стали при коррозии с водородной деполяризацией вызывает явление водородной усталости, которая проявляется при условии, что концентрация водорода в металле при циклическом нагружении не падает ниже определенного минимального уровня, т. е. если десорбция водорода происходит медленнее, чем развитие усталостного процесса. Таки.м образом, в понятие коррозионной усталости входят также понятия адсорбционной и водородной усталости [14]. [c.254]

Поскольку адсорбция является первичным актом взаимодействия жидкости с твердым телом, проявление адсорбционного эффекта предшествует развитию коррозионных процессов и в отличие от них не зависит от времени контакта среды с металлом. Адсорбционная усталость проявляется в поверхностно-активных жидких средах и является результатом снижения прочности поверхностных слоев металла вследствие эффекта Ребиндера. Адсорбционный фактор снижения усталостной вьшосливости стали в поверх-ностно-активных средах мало меняется для различных сталей и практически не зависит от прочности и твердости стали. Коррозионный фактор снижения усталостной выносливости в коррозионных средах зависит от прочности и твердости стали, увеличиваясь с их ростом ( 14,15]. [c.9]

Нагружение повторно-переменными циклическими нагрузками при одновременном действии рабочей среды может вызвать явления адсорбционной, коррозионной либо водородной усталости металла. Адсорбционная усталость наблюдается при циклическом нагружении стали в поверхностно-активных средах, коррозионная — в коррозионно-агрессивных и водородная — в средах, вызывающих насыщение металла водородом. [c.45]

Явление коррозионной усталости показывает, что среда, химически воздействуя на металл, влияет на его усталостную прочность. Однако и при отсутствии химического воздействия происходит снижение усталостной прочности, если среда содержит поверхностно-активные вещества. Это явление было названо адсорбционной усталостью, причем, в отличие от коррозионного воздействия, снижение усталостной прочности под действием поверхностно-активных сред не зависит от времени пребывания детали в среде и от числа циклов нагружения. [c.436]

Влияние внешней среды на выносливость деталей машин. Внешняя среда, в которой работает деталь, оказывает значительное влияние на ее выносливость. Воздействие среды при переменных напряжениях проявляется в явлениях адсорбционной и коррозионной усталости металлов. [c.30]

АДСОРБЦИОННАЯ И КОРРОЗИОННАЯ УСТАЛОСТЬ МЕТАЛЛОВ [c.116]

О механизме адсорбционной и коррозионной усталости металлов [c.134]

Глава III. Адсорбционная и коррозионная усталость металлов. ...................... 116 [c.302]

О механизме адсорбционной и коррозионной усталости металлов................... 134 [c.302]

Сорбционное воздействие облегчает контакт коррозионной среды с металлом, снижает сопротивление металла деформированию и способствует зарождению сдвигов [151]. В области малоцикловой усталости адсорбционное влияние среды может преобладать над электрохимическим [1821, Наибольшее влияние сорбционных эффектов на работоспособность конструкций связано с наводораживанием катодных участков. [c.474]

Согласно адсорбционно-электрохимической теории, снижение выносливости под действием коррозионной среды состоит из снижения под действием адсорбционной, водородной и собственно коррозионной усталости (рис. 29). Влияние коррозионной среды существенно влияет на ряд факторов, определяющих усталостную прочность металлов. [c.82]

Более универсальна предложенная Г.В.Карпенко [25] адсорбционно-электрохимическая гипотеза коррозионной усталости, согласно которой первичным актом взаимодействия коррозионной среды с деформируемым металлом является адсорбция молекул среды, приводящая к термодинамически неизбежному изменению поверхностной энергии металла [26], а также возможное наводороживание катодных участков металла, вызывающее водородную усталость.В дальнейшем будет показано, чтб водород также интенсивно выделяется в устье развивающейся коррозионноусталостной трещины в нейтральной коррозионной среде, представляющей собой растворы солей, слабые растворы кислот или просто в воде за счет процесса гидролиза среды, ее подкисления от pH = 7 до pH = 3 и ниже [27 - 31]. [c.15]

Таким образом, коррозионно-усталостное разрушение во многих средах может происходить принципиально отличными путями в зависимости от величины амплитуды напряжений. При больших амплитудах напряжения в кислых средах или при некоторых видах заш,иты (например, при катодной защите) решающим для прочности является возникновение водородной усталости стали. При меньших амплитудах напряжения, когда коррозионные процессы на анодных участках успевают развиться, а также в коррозионных средах,в которых невозможно наводороживание, трещины усталости растут вследствие действия циклических и коррозионных напряжений, а также напряжений от адсорбционного расклинивания, в сумме больших предела циклической текучести. Если же сумма перечисленных напряжений меньше предела циклической текучести, трещины усталости развиваются под влиянием анодного процесса, разрушающего металл в этом случае интенсификации процесса способствуют циклические напряжения, вызывающие снижение электродного потенциала в местах их концентрации, а также разрушающие окисную пленку, которая затрудняет коррозию. [c.175]

Благотворное действие наклепа и остаточных напряжений сжатия, которые появляются в приповерхностных слоях металла при применении упрочняющей технологии, на коррозионно-усталостную прочность стали объясняется тем, что в этом случае все поверхностные дефекты закрываются и становятся недосягаемыми для проникновения в них коррозионной среды и развития там адсорбционных и коррозионных процессов. Кроме этого, при упрочнении приповерхностного слоя металла трещины усталости обычно развиваются под этим упрочненным слоем и недосягаемы для внешней среды. [c.176]

С возникновением остаточных напряжений обычно связаны макроскопические и микроскопические изменения поверхностного слоя металла, как, например, изменение формы, размеров и ориентации зерен (образование текстуры), а такн е структурные изменения металла. Все это, безусловно, оказывает влияние на развитие усталостного процесса, однако решающую роль при адсорбционной и коррозионной усталости играют сами остаточные напряжения. [c.163]

Известная ограниченность существующих теорий коррозионной усталости, даже наиболее передовых, связана с тем важным обстоятельством, что все эти теории полностью игнорируют адсорбционные явления (адсорбцию воды и электролитов), безусловно имеющие место и при коррозионных процессах, и пытаются объяснить коррозионную усталость только чисто химическими и электрохимическими явлениями. Такой подход к решению проблемы коррозионной усталости в настоящее время, когда имеется уже достаточно обширный экспериментальный материал, указывающий на ван ную роль адсорбционных явлений в снижении усталостной прочности металлов, является односторонним и не может претендовать на решение указанно проблемы. [c.175]

Коррозионным процессам, протекающим на поверхности металла, всегда предшествуют процессы адсорбции. Каждая коррозионная среда прежде всего является средой поверхностно-активной в смысле адсорбционного воздействия на механические свойства металла. Следовательно, на первом этапе воздействия коррозионной среды на усталостную прочность металла проявляется адсорбционный эффект, заключающийся в снижении предела усталости в результате роста числа сдвигов, снижения предела текучести и облегчения образования микротрещин усталости. И лишь на следующих этапах, когда коррозионная среда проникает в эти микротрещины и в них накапливаются продукты коррозии, объем которых, как правило, превышает объем металла, из которого они образовались, адсорбционные явления уступают место чисто коррозионным явлениям. [c.138]

В последние годы наибольшее распространение получила адсорбционно-электрохимическая гипотеза механизма коррозионной усталости, предложенная Г.В. Карпенко. Согласно этой гипотезе первичными актами воздействия коррозионной среды является адсорбционное воздействие на металл и возможное его наводораживание на катодных участках. На образующихся выступах микрорельефа активизируются коррозионные процессы. [c.328]

Коррозионное растрескивание и коррозионно-усталостное разрушение металлов следует отличать от межкристаллитной коррозии металлов, протекающей без наличия механических напряжений в металле. Разрушения металлов типа коррозионного растрескивания и коррозионной усталости имеют много общего, поскольку характерным для обоих явлений является образование в металле трещин и отсутетвие на его поверхности значительных раз.ъеданий. Только изредка наблюдаются небольшие местные разъедания. Несмотря па большое количество исследований, механизм трещинообразования и развития трещин еще недостаточно ясен. Однако в большинстве исследований (Ю. Р. Эванс, Г. В. Акимов, Н. Д. Ромашов, А. В. Рябченков, Е. М. Зарецкий, В. В. Герасимов и др.) подтверждается электрохимический характер коррозии. Наряду с электрохимическим фактором на коррозионный процесс оказывают влияние и факторы механического и адсорбционного снижения прочности металла. В зависимости от преобладающего действия того или иного фактора характер коррозионного разрушения может изменяться. [c.107]

Процессы сдвигообразования создают на поверхности металла субмикрорельеф. Возникающие при этом ювенильные участки металла более анодны, чем окружающий металл. На них наиболее активно протекают коррозионные и адсорбционные процессы. Если в процессе коррозии возможно образование водорода, то он может легко диффундировать в металл и вызывать водородную усталость. [c.82]

Ф.Ф.Ажогин с сотр. [40] предполагают, что снижение сопротивления усталости металлов в присутствии коррозионных сред происходит главным образом за счет адсорбционного эффекта. Возникающие в результате взаимодействия дислокаций вакансии диффундируют в область мак-симальньгх трехосных напряжении и могут там коагулировать, снижая хрупкую прочность металла. При наложении растягивающих напрпже- [c.17]

Возможно, что циклическая водородная усталость также сопровождается адсорбционно-усталостными явлениями, особенно в средах, содержащих полярные органические кислоты, однако этот вопрос еще сов.ершенно не исследован экспериментально. Р. И. Крипякевич, Ю. И. Бабей и Г. В. Карпенко [425] провели специальные эксперименты, направленные на выяснение роли катодной и анодной поляризации стального образца в-соотношении между его коррозионной и водородной усталостью. Исследование условий перехода от разрушения образца по механизму коррозионной усталости к проявлению водородной усталости представляет как теоретический интерес (изучение процесса усталостного разрушения металла), так и большое практическое значение (определение оптимальных условий катодной защиты стали). [c.158]

Наибольшее признание получила электрохимическая (механо-электрохимическая) и адсорбционно-электрохимическая теории коррозионной усталости. Электрохимическая теория, впервые предложенная Эвансом [76] и дополненная и развитая советскими учеными [9, 56, 58], позволяет в определенной степени дать представление о механизме коррозионно-усталостного разрушения металлов. [c.81]

В зависимости от свойств и термодинамического состояния системы деформируемый металл — среда снижение сопротивления усталостному разрушению металла может быть следствием проявленйя адсорбционного эффекта, электрохимического растворения анодных участков или охрупчивания металла вследствие наводороживания. Чаще указанные факторы действуют на металл комплексно и их трудно разделить. Однако, если превалирующее действие оказывает адсорбционный фактор, то процесс разрушения металла при одновременном действии на него циклических напряжений и рабочей среды принято называть адсорбционной усталостью, еспм снижение сопротивления усталости связано с наводоро-живанием металла — водородной усталостью, а если проявляется чисто электрохимический фактор — коррозионной усталостью. Обычно под коррозионной /сталостью подразумевают процесс усталостного разрушения металла в присутствии коррозионной среды вообще. [c.15]

Проведенные оныты показали, что в водных растворах изоамилового спирта (С = 0,2 — 2 /о) коррозионно-усталостный процесс полностью прекращается, хотя общая поверхностная коррозия металла продолжается. Усталостные кривые в этом случае имеют вид кривых адсорбционной усталости, т. е. с явно выраженным пределом усталости и увеличенной зоной ограниченной выносливости. Такая форма кривых указывает прежде всего на отсутствие постоянно действующего фактора снижения усталости, зависящего от времени, что как раз характерно для адсорбционной усталости. [c.132]

Адсорбционно-усталостные явления всегда подготовляют почву для протекания коррозионного процесса, который происходит либо в образовавшихся трещинах адсорбционной усталости, либо в раскрывшихся под влиянием адсорбционноусталостных явлений ультрамикротрещинах и в разупрочнен-ных местах металла. Таким образом, коррозионная усталость вызвана электрохимическим процессом, протекающим при циклическом нагружении металла, структура которого уже расшатана адсорбционно-усталостным процессом. [c.176]

Процесс зарождения и развития трещин коррозионной усталости также можно разделить на несколько этапов. Этап I, как и при растрескивании, - инкубационный. На этом этапе вследствие деформационного выхода на поверхность дислокаций и образования полос скольжения на металле формируются анодные зоны локальной коррозии. Роль среды, по-видимому, сводится к адсорбционному облегчению (ускорению) выхода полос скольжения на поверхность металла, т. е. в определешой степени проявляется эффект Ребиндера. После формирования на металле стойких полос скольжения с более отрицательным электродным потенциалом, чем потенциал остальных участков поверхности [12], начинается локальная коррозия по месту полос скольжения, т. е. реализуется П этап развития трещин — их коррозионное зарождение. [c.95]

При рассмотрении данных, приведенных в табл. 5 и 6, видно, что процессы усталости, протекающие в воздухе при напряжениях, равных или меньших предела выносливости, не повлияли на механические характеристики стали. Коррозионноусталостные процессы в этих же условиях также практически не повлияли на предел прочности и предел текучести, однако такая характеристика пластичности металла, как относительное сужение ф, сильно уменьшилась. Характерно, что усиление адсорбционных качеств коррозионной среды путем добавки к воде поверхностно-активного сапонина, не пассивирующего ультрамикротрещин, как изоамиловый спирт [45J, привело к увеличению снижения характеристики пластичности стали. В этом случае пластичность снизилась почти вдвое. [c.69]

Адсорбционный эффект облегчопня деформаций приобретает нажное значение в проблеме усталостной прочности. Можно предположить, что в оп ределенных условиях структура металла под влиянием знакопеременных усилих расшатывается значительно быстрее в адсорбционно-активных средах и что некоторые явления коррозионной усталости связаны с этим эффектом. [c.100]

В основе механизма усталостного разрушения металлов, в какой бы среде оно ни происходило, лежит образование и развитие в процессе циклического нагружения микротрещин усталости. Факторы, способствующие процессу образования микротрещин усталости и облегчающие их дальнейшее развитие, будут тем самым снижать усталостную прочность металлов и, наоборот, факторы, затрудняющие образование этих трещин, замедляющие их развитие, будут способствовать возрастанию усталостной прочности. Влияние адсорбционно- и коррозионно-активных сред на усталостную прочность металлов зависит от того, в какой мере обеспечено возникновение пластических сдвигов в отдельных, наиболее нагру/кенных или наименее прочных зернах, и развитие на этой основе трещин усталости в поверхностном слое образца. Здесь важно подчеркнуть, что влияние коррозионной среды на усталостную прочность имеет место лшшь в том случае, когда коррозия развивается на внутренних поверхностях раскрывающихся микротрещин усталости. Справедливость этого утверждения следует из тех, хорошо известных фактов, что анодная поляризация циклически нагруженных образцов, увеличивая во много раз общую коррозию (с внешней поверхности металла), не снижает усталостной прочности известно также, что сжимающие напряжения, созданные в поверхностном слое образца обкаткой его роликами или обдувкой дробью, увеличивая общую коррозию, тем не менее повышают усталостную прочность металла в коррозионной среде. [c.162]

Проведенные опыты не только подтвердили известное положение о вреде остаточных растягиваютцих напряжений для циклически нагруженных деталей в воздухе, но и показали ёще больший их вред для деталей, циклически нагрун аемых в новерхностно-актх1вных средах В этом последнем случае наличие остаточных растягиваюш их напряжений приводит к весьма значительной потере усталостной прочности, гораздо большей, чем это было бы при аддитивности обоих факторов. Вместе с тем эти опыты показали, что остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое металла полезны, так как вызывают повышение выносливости при работе в воздухе и еще большее повышение выносливости при работе в поверхностно-активных средах Сжимающие напряжения практически ликвидируют адсорбционно- и коррозионно-усталостные процессы и, следовательно, могут служить действенным средством борьбы с адсорбционной и коррозионной усталостью. [c.166]

В основе механизма усталостного разрушения металлов, в какой бы среде оно не происходило, лежит образование и развитие в процессе циклического нагружения микротрещии усталости. Факторы, способствующие процессу образования микротрещин усталости и облегчающие их дальнейшее развитие, будут тем самым снижать усталостную прочность металлов, и, наоборот, факторы, затрудняющие образование этих трещин, замедляющие их развитие, будут способствовать возрастанию усталостной прочности. Влияние адсорбционно- и коррозионно-активных сред на усталостную прочность металлов зависит оттого, в какой мере обеспечено возникновение пластических сдвигов в отдельных, наиболее нагруженных или наименее прочных зернах, и развитие на этой основе трещин усталости в поверхностном слое образца. Здесь важно подчеркнуть, что влияние коррозионной среды на усталостную ироч- [c.127]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...