КОРРОЗИОННАЯ УСТАЛОСТЬ, проявляется при одновременном воздействии на металл циклич. (знакопеременных) напряжений и коррозионных сред; одна из наиб. часто встречающихся разновидностей коррозии под напряжением. Характеризуется понижением предела выносливости металла (макс. напряжения, при к-ром еще не происходит разрушения металла при воздействии установленного числа циклов знакопеременной нагрузки, или базы испытания). Кривая усталости металла в коррозионной среде (см. рис.) по мере увеличения числа циклов непрерывно понижается, в отличие от кривой усталости на воздухе, к-рая имеет горизонтальный участок, соответствующий пределу выносливости. Т. обр., К. у. характеризуется отсутствием истинного предела выносливости и определяется т. наз. условным пределом выносливости при заданной базе испытания.
Кривые усталости металла на воздухе (1) и в коррозионной среде (2); s напряжение, N - число циклов нагруження, sN - предел выносливости на воздухе.
Обычные конструкц. стали при базе испытания 2.107 циклов снижают предел выносливости в условиях атм. коррозии до 20%, в пресной воде вдвое, в морской воде вчетверо по сравнению с пределом выносливости на воздухе (сухом). Нержавеющие стали, как правило, имеют более высокую коррозионно-усталостную прочность. Обычно чем прочнее сталь, тем сильнее снижается ее предел выносливости в коррозионной среде; для стали с пределом прочности в 1000 МПа он оказывается таким же, как для стали с пределом прочности в 400 МПа. Т. обр., для углеродистых и низколегир. сталей пропадают преимущества закаленной и отпущенной стали по сравнению с отожженной. В процессе К. у. в металле развиваются трещины, пронизывающие кристаллиты (зерна). Повреждению подвержены в большей или меньшей степени все конструкц. сплавы на основе Fe, Al, Ni, Си и др. металлов. Причины К. у. - локализация электрохим. анодных процессов (при коррозиии в р-рах электролитов) и хим. процессов (при газовой коррозии) на участках концентрации мех. напряжений (поры, трещины, скопления вакансий, дислокаций и т. п.). Интенсивность этих процессов зависит от агрессивности коррозионной среды, т-ры, рН, кол-ва легирующих примесей и условий нагружения.
Одна из особенностей К. у. углеродистых и низколегир. сталей - повышение условного предела выносливости по мере увеличения размера деталей (при испытаниях на воздухе наблюдается обратная закономерность). Эта инверсия "масштабного фактора" наиб. заметна при увеличении диаметра образцов до 50-60 мм. Для хромоникелевых аустенитных сталей 18% Сr-10% Ni, для к-рых на воздухе масштабный эффект четко проявляется, в коррозионных средах инверсия масштабного фактора не обнаружена, что
связано, по-видимому, со склонностью стали к щелевой коррозии в трещинах. Образцы диаметром 20 мм из стали типа 18% Cr-10% Ni имеют условный предел выносливости на 20-40% ниже, чем образцы диаметром 5 мм.
Увеличение частоты нагружения интенсифицирует влияние среды, причем для образцов с порами, трещинами и др. концентраторами напряжений больше, чем для гладких, а для закаленных больше, чем для отожженных. Это наблюдается и для образцов с жестко напрессованными втулками, т.е. в случае проявления фретинг-коррозии (коррозии при трении в условиях малых смещений). Изучение кинетики коррозионно-усталостного разрушения позволяет прогнозировать работоспособность деталей.
Защита от коррозионно-усталостных разрушений состоит в применении катодной и протекторной защиты (см. Электрохимическая защита), нанесении анодных покрытий Zn, Al и Cd. Эти способы более эффективны, если они сочетаются с поверхностной обработкой (наклеп дробью, обкатка роликами, поверхностная закалка токами высокой частоты), при к-рой создаются благоприятные остаточные напряжения сжатия.
===
Исп. литература для статьи «КОРРОЗИОННАЯ УСТАЛОСТЬ»: Карпенко Г. В., Прочность стали в коррозионной среде, М.-К., 1963; Похмурский В. И., в сб.: Коррозионная усталость металлов. К., 1982.
А. В. Рябчeнков.
Страница «КОРРОЗИОННАЯ УСТАЛОСТЬ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.
|
