ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механические факторы (влияние напряжений) из "Достижения науки о коррозии и технология защиты от нее. Коррозионное растрескивание металлов" В этом разделе обсуждаются вопросы, связанные с испытаниями на КР высокопрочных промышленных алюминиевых сплавов, на которых наиболее четко проявляется связь особенностей структуры (формы и ориентации зерен) с характеристиками КР. [c.161] Так как коррозионные трещины на алюминиевых сплавах всегда развиваются межкристаллитно, то процесс КР этих сплавов в значительной степени зависит от ориентации и формы зерен по отношению к приложенным напряжениям. Типичная структура плиты из алюминиевого сплава показана на рис. 3. На рис. 4 приведен межкристаллитный характер распространения коррозионной трещины на образце, где напряжения ориентированы в высотном направлении. Возможные варианты ориентации структуры на полуфабрикатах стандартной формы схематически представлены на рис. 5. Для различного вида штамповок и поковок форма и ориентация зерен могут меняться в очень широких пределах даже на небольшом участке, и только поперечное сечение в данном месте позволяет определить характер структуры здесь. [c.161] Схему течения металла, типичную для штамповок, можно видеть на рис. 6, который показывает макроструктуру полуфабриката в сечении, перпендикулярном плоскости симметрии. [c.161] Д — длина (долевое направление прокатки или прессования) В — высота Я — ширина (поперечное направление прокатки или прессования). [c.163] Связь двух основных параметров (направления волокна и направления приложенных напряжений) устанавливается в двух системах. В первой системе, предназначенной в основном для гладких образцов, три направления приложения напряжений определяются обычно направлением, параллельным долевому Д, поперечному П или высотному в направлениям, как показано на рис. 5. Другая система особенно успешно применяется для образцов с предварительно созданной трещиной. В этой системе буквами Д, П, В (соответственно долевое, поперечное и высотное обозначаются направления распространения трещины и приложения нагрузки. На рис. 7 представлены соответствующие образцы типа двухконсольных балок (ДКБ), которые могут быть изготовлены из крупногабаритных плит. [c.163] В случае поковки для распространения трещины вдоль плоскости симметрии следует применять образцы типа ВД и ВП, вырезанные по схеме, принятой для образцов из плиты. [c.163] Для развития КР необходимы растягивающие напряжения. Случаи КР алюминиевых сплавов в условиях эксплуатации являются результатом постоянно действующих напряжений (остаточных в высотном направлении или поперечных растягивающих на поверхности). [c.163] Заслуживает внимания КР под действием образующихся объемных продуктов коррозии, поддерживающих высокие напряжения в вершине трещины, хотя такие случаи обычно менее известны. Это явление наблюдалось на нескольких высокопрочных сплавах [44, 45, 456]. [c.164] Развивающаяся на высокопрочных алюминиевых сплавах коррозия двух других видов, а именно межкристаллитная и расслаивающая, имеет общие признаки с КР. В частности, развитие коррозии также ориентировано вдоль границ зерен. Роль напряжений в этом случае другая и будет рассмотрена в следующих разделах. [c.164] Интерметаллиды могут быть анодными (Мд5А18) или катодными (СиАЬ). В первом случае происходит предпочтительное растворение, во втором они не корродируют, но стимулируют коррозию прилегающей обедненной зоны. В любом случае имеет место избирательная коррозия вдоль границ зерен. Степень чувствительности сплава к межкристаллитной коррозии может в заметной степени быть разной и зависеть от микроструктуры (в частности, от количества, размера и распределения второй фазы). В свою очередь микроструктура является результатом его металлургической наследственности и термической обработки. Термическая обработка, способствующая равномерному распаду по зерну, приводит к уменьшению тенденции к межкристаллитной коррозия. Вал но также отметить, что в определенных условиях сплавы систем А1—M.g—81 и А1—Mg—Си могут быть подвержены межкристаллитной коррозии, но не быть чувствительными к КР [51, 56—58]. [c.165] Расслаивающая коррозия является особым видом избирательного процесса, сосредоточеннего локально вдоль отдельных частей в узкой зоне, параллельной поверхности полуфабриката (металла). Образующиеся при этом продукты коррозии расклинивают слои металла, тем самым увеличивая его в объеме. Под давлением слои металла могут быть отделены от поверхности в виде чешуек. Расслаивающая коррозия наиболее обычна для сплавов систем А1—Си—М , А1—2п—Мд—Си и А1—М , но может наблюдаться и на сплавах системы А1—Mg—51. Этот вид коррозии тесно связан с ярко выраженной направленностью структуры. На рис. [c.165] Рис 10 Межкристаллитный характер расслаивающей коррозии вокруг разаенкованной по-верхности (а) заклепочного отверстия в плите из сплава 7075-Т651 толщиной 12.5 ми. На шлифе видно вспучивание металла в результате расклинивающего действия продуктов коррозии (6), образовавшихся внутри межкристаллитных трещин. [c.166] Разрушение обычно определяется либо по разрушению по излому образца, либо визуально при некотором минимальном увеличении по появлению первой трещины. Часто бывает необходимо провести металлографическое исследование образцов для того, чтобы проверить правильность сделанных выводов по полученным результатам, поскольку разрушение от питтинговой или общей коррозии может произойти быстрее, чем от КР. К тому же, поскольку на некоторых образцах обычными методами трещины могут быть не обнаружены, такие признаки КР, как острые надрезы, межкристаллитный характер распространения коррозионной трещины, могут быть зафиксированы во время металлографического анализа. [c.167] Влияние формы и ориентации зерен по отношению к направлению приложенных напряжений при определении уровня пороговых напряжений на гладких образцах показано на примере, приведенном на рис. 12 и 13. [c.167] В—направление приложения напряжений ff — сопротивление коррозионному растрескиванию. [c.168] Методы, описанные выше, были использованы в последний годы многими исследователями [35, 36, 63—66], чтобы преодолеть некоторые недостатки, присущие методу определения КР на гладких образцах по времени до разрушения. Дополнительно к методу определения Кгкр может быть применен фрактографиче ский анализ начальной стадии роста трещины. Более удобная и точная техника измерения скорости роста трещины как функции коэффициента интенсивности напряжений в конце трещины рассматривается в общих чертах в следующем разделе. [c.170] Очевидно, что значения скорости роста коррозионной трещины как функции коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины дают более полную и детальную информацию, чем время до разрушений образцов или Ки- . Образцы ДКБ дают возможность наиболее экономично и удобно измерять скорость трещин при известных условиях напряжений. Такие образцы показаны на рис. 16 и 17. [c.171] Должно быть отмечено из уравнения (5), что в образцах ДКБ с постоянным б интенсивность напряжений уменьшается по мере роста трещины при КР. Это показано на рис. 18. [c.172] Чтобы проводить испытания по КР на образцах данного типа, нагружающие болты вращаются до тех пор, пока не появится трещина, которая распространяется механически вдоль специальной канавки. При этом измеряют раскрытие трещины (смещение берегов) (между точками В и С на рис. 16) и длину таким образом механически нанесенной трещины. Эти значения могут быть использованы в уравнении (5) для определения Кгс- Нагруженные таким образом образцы затем испытываются в коррозионной среде, где длину трещины измеряют с двух сторон образца в функции времени. Скорость трещины определяется по наклону кривой, выражающей зависимость длины трещины от времени испытаний. Интенсивность напряжений, соответствующая каждому значению скорости, может быть вычислена с помощью уравнения (5), если известны значения а и б. Длина трещины, при которой ее рост приостанавливается (если это имеет место), используется тогда для определения Д гкр. Эта методика схематически показана на рис. 19. [c.172] Образцы ДКБ особенно удобны для испытания полуфабрикатов из высокопрочных сплавов в высотном направлении, поскольку межкристаллитный характер коррозионного растрескивания в этих сплавах препятствует выходу коррозионной трещины из плоскости. Таким образом на образцах ДКБ направления ВД и ВП, изготовленных из плиты (см. рис. 7), коррозионная трещина в большей степени будет развиваться в средней плоскости материала, а не уклоняться в сторону, как это часто происходит в магниевых, титановых сплавах и в сталях. Это показано на рис. 20, где трещина межкристаллитного охрупчивания жидким металлом развивается в виде прямой линии по центральной плоскости образца ДКБ длиной 300 мм из высокопрочного алюминиевого сплава. [c.173] Вернуться к основной статье