Охрупчивание в жидких металлах

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]

Азот увеличивает растворимость Ре и N в литии и термический перенос массы, азотирует поверхностный слой некоторых нержавеющих сталей. Водород в жидком сплаве натрия с калием вызывает охрупчивание ниобия. Присутствие углерода в жидком натрии приводит к науглероживанию поверхности нержавеющих сталей, находящихся в контакте с жидким металлом. [c.147]

Склонность твердых металлов к охрупчиванию в жидких металлах [Зв] [c.141]

Механизм охрупчивания в жидких металлах аналогичен механизму КРН только при определенных сочетаниях жидких и напряженных твердых металлов, приводящих к межкристаллитному растрескиванию (табл. 7.2). Например, чтобы избежать катастрофического межкристаллитного растрескивания, ртутные котлы должны быть изготовлены и изготавливаются из - углеродистой стали, а не из титана, его сплавов или латуни. Адсорбированные атомы ртути снижают энергию межатомных связей на границах зерен напряженного титана или латуни, вызывая растрескивание, а в случае железа это не имеет места. [c.142]

Глава начинается с достаточно элементарного анализа проблемы ползучести и разрушения конструкционных сплавов под напряжением при высоких температурах и описания различных эффектов, наблюдаемых при воздействии внешней среды. Затем следует краткий обзор высокотемпературной коррозии и обсуждение многочисленных путей ее влияния на механические свойства сплавов, после чего уже непосредственно рассмотрены коррозионная ползучесть и разрушение материалов вследствие коррозии под напряжением. Следует отметить, что в данной главе рассматриваются процессы, протекающие при высоких температурах, как правило выше 0,5 Тт, где Тт — абсолютная температура плавления рассматриваемого сплава. Поэтому в круг обсуждаемых вопросов не входят такие сложные явления, как коррозионное растрескивание под напряжением, охрупчивание при контакте с жидким металлом или понижение сопротивления излому, вызванное поверхностно-активными веществами. По этим вопросам имеются авторитетные обзоры [8, 9]. [c.9]

Наконец, надежно доказано, что границы зерен становятся очень склонными к нарушению сплошности, если на них попадает жидкая фаза, как в случае охрупчивания при контакте с жидким металлом [89, 166]. Этот эффект дол кен быть особенно заметен в таких горячих агрессивных средах, в которых эвтектики с низкой температурой плавления не будут разнородными (например, N 382—N1 и Сг5—Сг [91]). Кроме того, известно, что газы, адсорбированные на границах и способные-, например, преимущественно диффундировать вдоль них в глубь сплава при низких температурах (когда образование коррозионных продуктов маловероятно), могут понижать поверхностную энергию и, вероятно, силы сцепления на границе [167, 168]. Этот эффект может усиливать проскальзывание по границам зерен и растрескивание. [c.34]

Методическая трудность при изложении данных по КР титановых сплавов связана с большим разнообразием сред, способных вызывать такое разрушение, от дистиллированной воды и обычных хлоридных растворов до спиртов и других органических жидкостей, горячих твердых и жидких солей, четырехокиси азота, жидких металлов и др. Это вызывает необходимость определенного отбора результатов, поэтому в данном разделе, как и во всей главе, основное внимание уделено КР в хлоридсодержащих водных растворах. Отчасти это обусловлено тем, что большинство экспериментов проводится именно в таких средах. Данные об охрупчивании в водороде во многих отношениях аналогичны данным по-КР -Там, где это возможно, для подтверждения выводов будут использованы результаты, полученные в других средах. [c.95]

Охрупчивание в жидких металлах [c.404]

Опасными компонентами, вызывающими охрупчивание, почти однозначно являются сами жидкие металлы. В недавнем обзоре [158] высказано предположение, что процесс происходит по типу [c.404]

Температурная зависимость кинетики роста трещин не установлена, хотя такие измерения могут быть полезными при исследовании процессов в жидких металлах. В работе [160] установлена температурная зависимость охрупчивания металла твердым кадмием и получено значение кажущейся энергии активации 56,7 кДж/моль. В результате сделан вывод, что эта величина может служить доказательством того, что диффузия кадмия в твердом состоянии есть стадия, контролирующая скорость процесса. Однако зависимости v от К не были определены, поэтому сравнения не могут быть сделаны при одинаковых скоростях роста трещин. [c.405]

Было показано, что покрытие другими металлами, например цинком или никелем, служит в качестве удовлетворительного метода устранения высокотемпературного солевого коррозионного растрескивания. Применение цинковых покрытий может вызывать сомнения, поскольку цинк в твердом и жидком состояниях способствует охрупчиванию основного металла. [c.431]

Некоторые титановые сплавы могут подвергаться охрупчиванию в жидких металлах. Например, в ртути сплав состава Ti — 8 % А — 1 % Мо—1 % V подвержен межкристаллитному и внутрикристаллитному разрушению [4.3 ] с высокими скоростями (Юсм/с). [c.197]

К охрупчиванию в жидких металлах более склонны сплавы при понижении энергии дефектов упаковки [130]. Поскольку с понижением энергии дефектов упаковки увеличивается х, то в соответствии с требованиями, представленными на фиг. 83, станет уменьшаться отношение о<./х. В дополнение было высказано предположение, что при таком легировании можно ожидать понижения а<, в результате изменения отношения числа валентных электронов к числу атомов. [c.198]

Элемент, способный формировать интерметаллические соединения с высокой точкой плавления, может ингиби- ) вать охрупчивание в жидких металлах. Например, барий (0у4 %), добавленный к ртути, предотвращает охрупчивание алюминия [4 ]. [c.551]

В сварочной ванне образуется сварочный шлак, защищающий жидкий металл от вредного воздействия воздуха и улучшающий качество шва. Вредные примеси — сера и фосфор — приводят к горячим трещинам и охрупчиванию шва, поэтому в покрытие вводят добавки, очищающие металл от вредных примесей, что называется рафинированием. Поры образуются при выделении из жидкого металла газов, это происходит при использовании влажных электродов, наличии влаги, окалины и ржавчины на свариваемых деталях. [c.112]

Кроме того, температурный интервал пайки должен находиться вне температурных интервалов развития диффузионной пористости (Д пор), охрупчивания паяемого металла в контакте с жидким припоем (Д/охр) и ниже температуры начала недопустимого развития химической эрозии (/х.э), роста прослоек химических соединений (/х с)-Д/п Д/пор Д/п Д/охр Д/п<Д/х. з Д/п<1/х. с-Вследствие того что развитие физико-химических процессов взаимодействия паяемого металла с припоем, флюсом, газовой средой происходит во времени, температурный интервал пайки зависит от длительности контакта конструкционного материала Мк и припоя Мп. при малой длительности контакта этот интервал может смещаться в область более высоких температур, а при увеличении времени контакта — в область более низких температур. Следовательно, температурный интервал пайки в известной степени зависит от времени пайки. [c.27]

ОХРУПЧИВАНИЕ ПАЯЕМОГО МЕТАЛЛА I В КОНТАКТЕ С ЖИДКИМ ПРИПОЕМ [c.254]

Наиболее сильное охрупчивание и понижение прочности имеют место при контакте твердых материалов с жидкими и с аналогичной химической связью (металлы с металлическими расплавами, ионные кристаллы с расплавами солей). Потеря прочности или пластичности особенно резко проявляется при контактно-реактивном плавлении металлов, находящихся под действием растягивающих напряжений. Оказалось, что во многих случаях самопроизвольное разрушение твердых металлов в контакте с жидкими сопровождается химической эрозией по границам твердых зерен, хотя наблюдаются разрушения и без видимого проникновения жидких металлов по границам твердых, а также в монокристаллах. [c.254]

Анализ данных по охрупчиванию твердых металлов в контакте с жидкими дает основание считать, что причины самопроизвольного и вынужденного хрупкого разрушения весьма разнообразны. [c.255]

Результаты анализа влияния характера диаграммы состояния основ паяемого материала и припоя на контактные процессы их взаимодействия — смачивание, химическую эрозию, газовую и диффузионную пористость, образование прослоек химических соединений, охрупчивание паяемого металла в контакте с жидким припоем, температуру распайки—приведены в работе [16]. [c.257]

Таким образом, при одновременном действии механических напряжений и жидких сред характер и механизм разрушения материала может не только количественно, но и качественно отличаться от разрушения в агрессивных средах в отсутствие напряженного состояния. Такие эффекты, как коррозионное растрескивание металлов, охрупчивание стекла, озонное растрескивание резин, появление хрупкого растрескивания при повышенных температурах у ПЭ в растворах поверхностно-акти-вных веществ возникают при одновременном воздействии механических напряжений и среды. [c.121]

Жидкий водород не обладает коррозионной активностью по отношению ко всем конструкционным материалам, но может вызвать разрушение материала за счет его охрупчивания при очень низкой температуре, свойственной жидкому водороду. Прочность нержавеющих сталей, алюминия и его сплавов, титана, монель-металла и низкоуглеродистых сталей с добавкой никеля незначительно снижается при контакте с жидким водородом, поэтому они могут применяться в качестве конструкционных материалов. Воздействие жидкого водорода на конструкционные материалы не ограничивается только охрупчиванием из-за низких температур, водород обладает способностью проникновения через толщу материала, в частности, металлов. Это явление носит название наводороживание материала, оно зависит от материала и методов его обработки. [c.105]

Очевидно, что изучение эффекта Ребиндера имеет огромное прикладное и научное значение, поскольку влияние адсорбцион-ио-активных сред на механические и прочностные свойства материалов может быть весьма разнообразным. Например, ад-сорбционно-активные среды могут вызывать охрупчивание материала или прямо противоположный эффект — снижение сопротивления кристаллического материала пластическому течению, т. е. пластифицирование. Оно проявляется в снижении предела текучести и коэффициента упрочнения пластичного твердого тела. Причиной пластифицирующего действия жидкой среды считают в случае монокристаллов снижение потенциального барьера, который преодолевается дислокациями при перемещении точек их выхода на поверхность кристалла [174]. Поликристаллические металлы в контакте с некоторыми металлическими расплавами также обнаруживают способность к пластическим деформациям при нагрузках на порядок меньших, чем предел текучести чистых металлов [175]. Столь сильное действие среды связано с диффузией адсорбционно-активного расплава по границам зерен и облегчением скольжения зерен друг относительно друга. [c.102]

Легирование палладием и никелем медно-серебряных припоев повышает их температуру плавления. Такие припои отличаются высокой смачивающей способностью при пайке сталей, почти полным отсутствием химической эрозии паяемого металла, высокой теплопроводностью и в жидком состоянии не вызывают охрупчивания паяемого материала при их контакте. Состав таких припоев (%) [c.111]

При нали,чии в паяемом металле растягивающих напряжений, возникающих при его наклепе, образовании неравновесных структур или концентрационных изменений в них, температурном градиенте в контакте паяемого металла с жидким припоем может наступить охрупчивание Мк и образование в нем трещин. [c.254]

Рис. 20. Образец ДКБ ориентации ВД длиной 300 мм из плиты сплава 7075-Т651, ис-пользуемый для изучения охрупчивания жидким металлом. Сочетание межкристаллитной природы развития трещины с вытянутым ориентированным зерном обеспечивает распространение трещ шы в центральной плоскости образца (44а1.

Адсорбционный механизм растрескивания лежит в основе растрескивания под напряжением пластмасс в органических растворителях [33, 34], а также растрескивания твердых металлов под действием жидких металлов (охрупчивание в жидких металлах). Таков и механизм, предложенный ранее Петчем и Стейблсом Т35], объясняющий коррозионное растрескивание стали, вызванное на-водороживанием (см. разд. 7.4). [c.142]

На рис. 7.11 показаны участки I и II роста трещины в Al-сплаве (1,2—2,0 % Си 2,1—2,9 % Mg 0,3 % Сг 5,5 % Zn) в растворе Na l, а также в жидкой ртути (охрупчивание в жидких металлах) при комнатной температуре. Скорости растрескивания в ртути выше, чем в водных растворах, но характер зависимости скорости от интенсивности напряжения одинаков. Металлургические факторы, влияющие на скорость роста трещин в одной среде, аналогичным образом влияют и в других. Вполне возможно, что некоторые аспекты механизма растрескивания справедливы в различных условиях. [c.147]

Процесс коррозии многокомпонентных конструкционных материалов в жидкометаллических теплоносителях является сложным и состоит из нескольких параллельно идущих многостадийных гетерогенных процессов. При повышенном содержании кислорода в жидком щелочном металле в сталях на некоторой глубине происходит образование сложных оксидов типа МеО-НзаО и Ме0-(Ыа20)2—так называемое внутреннее окисление. Кроме того, как в циркулирующей, так и в неподвижной жидкометаллической системе происходит селективное растворение и перенос компонентов, перераспределение углерода и азота между различными конструкционными материалами или участками конструкции, находящимися при разных температурах, проникновение жидкого металла в твердый. Эти процессы вызывают не только коррозионные потери массы, но и физико-химические и структурные изменения материалов охрупчивание, азотирование, эрозионное разрушение, изменение состава поверхностного слоя. Скорость переноса массы и селективного растворения компонентов сталей [c.259]

Все высокопрочные алюминиевые сплавы чувствительны к межкристаллитному охрупчиванию в жидких металлах (ОЖМ). Было найдено, что следующие жидкие металлы способствуют охрупчиванию алюминиевых сплавов Hg, Ga, Na, In, Sn и Zn [94], Влияние жидкой ртути на субкритический рост трещины в высокопрочных алюминиевых сплавах при комнатной температуре интенсивно изучается. В противоположность испытаниям по времени до разрушения достижения механики разрушения позволяют количественно измерять скорость трещины как функции коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины. На рис. 20 показана типичная межкристаллитная трещина ориентации ВД в результате ОЖМ. Трещина на образце из сплава 7075-Т651 была заполнена ртутью при комнатной температуре. Соответствующая кривая V — К показана на рис. 34. Следует отметить очень высокую скорость роста трещины в области II кривой [c.221]

V — к. Скорость охрупчивания в жидких металлах большинства высокопрочных сплавов составляет 7 см/с. Эта скорость трещины слишком высока, чтобы за ней можно было следить визуально. Поэтому была использована специальная высокоскоростная камера слежения. Следует отметить также переход между областями II и I, где скорость роста трещины сильно зависит от К-При очень низких значениях К скорость роста трещины так сильно зависит от К, что фактически имеет смысл говорить о пороговом коэффициенте интенсивности напряжений Кюжгл, ниже которого рост трещин практически неизмерим. В табл. 7 приведены значения /Сюжм для многих высокопрочных алюминиевых сплавов, которые были охрупчены ртутью при комнатной температуре. Для сравнения приведена вязкость разрушения этих же сплавов в сухом воздухе (/ ie). [c.221]

Тнтан I его сплавы могут охрупчиваться иод действием нескольких жидких металлов, Охрунчиванне жидким металлом — одна из первых проблем в эксплуатационных условиях, вызванная сообщением о растрескивании дисков компрессора из сплава Ti—4 Al—4V в Westinghouse XJS 4 Engine [3]. Такое растрескивание происходило в результате воздействия кадмиевого покрытия болтов на деталь. Хотя рабочие температуры конструкций были близки к темиературе плавления кадмия, наблюдаемое охрупчивание могло быть вызвано и твердым кадмием, как обсуждается в дальнейшем. [c.353]

Имеется ограниченное число данных о характере разрушения титановых сплавов в жидких металлах. Разрушение сплава Ti— —8 Al—1 Mo—IV в ртути согласуется с обобщенным поведением, представленным иа рис. 83. Так, в области II рост трещины происходит за счет транскристаллитного скола при низких уровнях К (область I) растрескивание в основном межкристаллитное [104], Все другие наблюдения за растрескиванием, вызываемым воздействием жидкого металла, были получены в опытах, в которых зависимости и от /С не были определены точно. Например, было показано, что титан марки СР-50 [157] и сплав Ti—13 V— —11 Сг—ЗА1 [103] разрушаются в жидком кадмии транскристаллитно. Наблюдался смешанный транскристаллитный и межкристаллитный характер разрушения сплавов Ti—8 Al—1 Mo—IV и Ti—б Al—4V после охрупчивания твердым кадмием [160], В противоположность этому поведению в жидком кадмии, сплав Ti—13 V—ПСг—3 А1 разрушается в жидком цннке преимущественно транскристаллитно [103]. [c.382]

В. соответствии с такими предетавяениями элемент, способный формировать интерметаллические акданения-с высокой точкой плавления, может ингибировать охрупчивание в жидких металлах. Например, 0,4 ат.% бария, добавлетные к ртути, предотвращают охрупчивание алюминия [129]. [c.197]

Металлоконструкции при воздействии жидких металлов могут терять прочностные свойства (подвергаться охрупчиванию). Это явление стимулируют следующие факторы наличие растягивающих напряжений существование трещин или пластических деформаций, способных вызывать скопление дислокаций, концентрирующих растягивающие напряжения в плоскости потенциаль1 ( Г0 излома адсорбция частиц, вызывающих охрупчивадае в зоне препятствий ограниченная взаимная растворимость металлов, так как в противном случае будет проис- [c.550]

Промышленные титановые и все другие сплавы растрескиваются в бурой дымящейся HNO3, содержащей 20% NO2. При исключении NO2 коррозионное растрескивание наблюдается только для некоторых сплавов, а добавка 2% Н2О устраняет растрескивание полностью [1]. В расплавленных солях, содержащих галоидные соединения, также наблюдается коррозионное растрескивание [36]. Смеси хлоридов и бромидов при 350° С вызывают как межкристаллитное, так и транскристаллитное растрескивание с максимально высокими скоростями (7 мм/с). Растрескивание в сильной степени зависит как от температуры, так и от количества присутствующих галоидных соединений. Как установлено, в ряде жидких металлов происходит охрупчивание некоторых титановых сплавов. Например, в ртути сплав Ti—8А1—IM0—IV подвержен межкристал-литному и транскристаллитному разрушению [36] с высокими скоростями (10 см/с). Термическая обработка оказывает аналогичное влияние на коррозионное поведение титановых сплавов, как в водных, так и метанольных растворах. Некоторые сплавы ох-рупчиваются в расплавленном кадмии и цинке. Весьма интересно охрупчивание металла— основы, обнаруженное на деталях из титанового сплава, покрытого кадмием, серебром и цинком [37, 38]. Сообщается о разрушении в процессе эксплуатации крепежных деталей (винты, болты, гайки) из сплава Ti—6А1—4V, гальванически покрытых кадмием [35]. Растрескивание этого сплава и сплава Ti—8А1—Шо—IV воспроизведено в лабораторных испытаниях на образцах с гальваническим покрытием в области температур 38—316° С [38]. Механизм этого разрушения не установлен, однако кадмий обнаружили на поверхности излома. По-видимому, процесс растрескивания подобен разрушению за счет охрупчивания, происходящего в жидком металле. Как полагают, в данном случае водород не [c.277]

Метод оценки склонности паяемого материала к охрупчиванию в контакте с жидким припоем дан в ГОСТ 20487—75. Экспериментальные данные показывают, что охрупчивание паяемого металла Му. в контакте с жидким припоем М в условиях растягивающих напряжений имеет место при пайке никеля припоем ПСр 15, фосфористых, кремниевых, никелевых бронз и латуней легкоплавкими припоями. Поданным Н. А. Барескова [12], наименьшей чувствительностью к охрупчиванию при пайке медными припоями обладают двухфазные аустенитно-ферритные стали с содержанием 20—60 % б-феррита. [c.255]

При температуре пайки 1000—1100° С и выдержке 1—2 ч достигается полное рассасывание интерметаллидов в шве и прочность соединений достигает 65—70 кГ1мм . При меньших температурах и времени пайки (например, 950—960° С и выдержке 30 мин) наблюдается большой разброс в показателях прочности спаев, достигающий 35—55 кГ/лш . Прн низком контактном давлении возможно образование неравномерного зазора, что приводит к большому разбросу прочности, даже при высокотемпературном и длительном режиме пайки, и прочность спаев может снижаться до 6—7 кГ1мм . К недостаткам данного метода следует отнести охрупчивание и растворение иеноБного металла в местах скопления образующейся жидкой фазы (чаще всего в галтелях), рост зерна, а также необходимость применения давления, что затруднительно из-за высокой ползучести титана при температурах пайки. Однако высокая прочность спаев делает этот метод перспективным для пайки ряда конструкций из титановых сплавов. [c.287]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология