Адсорбционная и коррозионная усталость металлов

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

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]

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 существен[[о влияет на ряд факторов, определяющих усталостную прочность металлов. [c.82]

АДСОРБЦИОННАЯ И КОРРОЗИОННАЯ УСТАЛОСТЬ МЕТАЛЛОВ [c.116]

Эффективность этих соединений в качестве ингибиторов коррозионной усталости авторы объясняют образованием хемосорбционных пленок на поверхности металла, которые подавляют эффект адсорбционного понижения прочности Разрушение металла в этих условиях происходит за счет локальной коррозии активированной механическими напряжениями. [c.78]

В отличие от водных сред, где, как правило, превалирует коррозионная усталость, для таких поверхностноактивных сред, как смазочные масла с присадками, адсорбционный эффект является одним из основных факторов, определяющих влияние смазочного масла на усталостную выносливость металла. Степень снижения усталостной долговечности стали в маслах с поверхностно-активными присадками достигает 15-20% долговечности в сухом воздухе [14]. [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]

С возникновением остаточных напряжений обычно связаны макроскопические и микроскопические изменения поверхностного слоя металла, как, например, изменение формы, размеров и ориентации зерен (образование текстуры), а также 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.129]

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 объясняют 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 важную роль адсорбционных явлений в снижении усталостной прочности металлов, является односторонним и не может дать полное решение указанной проблемы. [c.138]

Однако этот механизм не рассматривает влияния раствора на протекание разрушения металла при приложении циклических напряжений. Нужно учесть, что циклические напряжения при коррозионной усталости искажают структуру сплава, поэтому почти каждая коррозионная среда может при этих условиях ускорять его разрушение. Для объяснения этих процессов служит указанный ранее адсорбционный эффект Ребиндера, выражающийся в том, что в ультра- [c.101]

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 [182]. Наибольшее влияние сорбционных эффектов на работоспособность конструкций связано с наводораживанием катодных участков. [c.474]

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]

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]

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 нервом 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]

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 отсутствие 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. Томашов, А. В. Рябченков, Е. М. Зарецкий, В. В. Герасимов и др.) подтверждается электрохимический характер коррозии. Наряду с электрохимическим фактором па 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]

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]

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]

В зависимости от свойств и термодинамического состояния системы деформируемый металл — среда снижение сопротивления усталостному разрушению металла может быть следствием проявления 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]

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]

Проведенные опыты не только подтвердили известное положение о вреде остаточных растягиваюш,их напряжений для циклически нагруженных деталей в воздухе, но и показали еще больший их вред для деталей, циклически нагружаемых в поверхностно-активных средах. В последнем случае наличие остаточных растягивающих напряжений приводит к весьма значительной потери 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 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.131]

Процессы сдвигообразования создают на поверхности металла субмикрорельеф. Возникающие при этом ювенильные участки металла более анодны, чем окружающий металл. Нй 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]

В общем, разрущение металла в условиях коррозионно-усталостного нагружения обусловлено как механическим фактором, так и адсорбционным, и коррозионно-электрохимическим воздействием среды. При многоцикловой усталости коррозпон-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]

Адсорбционная усталость наблюдается в поверхностно-активных по отношению к металлу средах в определенных областях оптимальных механическх режимов, а именно при циклическом действии растягивающих напряжений в зоне сравнительно небольших частот. Явление адсорбционной усталости наблюдается также при действии коррозионно-агрессивных сред, так как из этих сред происходит специфическая адсорбция на поверхностях металла. [c.55]

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 45], привело к увеличению снижения характеристики пластичности стали. В этом случае пластичность снизилась почти вдвое. [c.69]

Таким образом, коррозионно-усталостное разрушение во многих средах может происходить принципиально отличнылш 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]

Считают [426], что адсорбционно-усталостные явления всегда подготовляют почву для протекания коррозионного процесса, который происходит либо в образовавшихся трещинах адсорбционной усталости, либо в раскрывшихся под влиянием адсорбционно-усталостных явлений ультрамикротрещинах в разупрочненных местах металла. В работах Г. В. Карпенко с сотрудниками был развит адсорбционно-электрохимический [c.157]

В основе механизма усталостного разрушения металлов, в какой бы среде оно не происходило, лежит образование и развитие в процессе циклического нагружения микротрещин усталости. Факторы, способствуюп],ие процессу образования микротреш,ин усталости и облегчаюш ие их дальнейшее развитие, будут тем самым снижать усталостную прочность металлов, и, наоборот, факторы, затрудняюш ие 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 наи-л енее прочных зернах, и развитие на этой основе трещин усталости в поверхностном слое образца. Здесь важно подчеркнуть, что влияние коррозионной среды на усталостную проч- [c.127]

Влияние коррозионной среды на усталостную прочность металлов проявляется лишь в том случае, когда коррозия развивается на поверхностях раскрывающихся усталостных микротрещин. Остаточные сжимающие напряжения играют благоприятную роль в повышении предела усталости материала, поскольку они затрудняют сдвиг зерен металла в поверхностных слоях и вместе с тем препятствуют возникновению пластифицирующих эффектов за счет адсорбции и коррозии. В поверхностном слое при циклическом нагружении появляются сжимающие и растягивающие напряжения, так как металл не находится в состоянии всестороннего сжатия. Остаточные растягивающие напряжения, в противоположность сжимающим, усиливают адсорбциопно- и коррозионноусталостные процессы. При адсорбции поверхностно-агрессивных веществ на стенках трещин поверхностная энергия металла снижается и тем самым облегчается дальнейшее развитие пластических сдвигов и разрыхление металла. Кроме того, адсорбционные слои препятствуют смыканию трещин. В этом заключается механизм адсорбционного снижения циклической прочности металла. Коррозионным процессам, протекающим на поверхности металла, всегда предшествуют процессы адсорбции. [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология