Влияние температуры и коррозионноактивной среды на свойства металлов п.

Влияние температуры и коррозионноактивной среды на свойства металлов под напряжением при статических и циклических нагружениях

			Исследование механических свойств материалов при низких температурах.
      Для определения  механических  свойств  при  низких  температурах

комнатной или повышенной температуре .
       Главным  узлом  всякой  установки  для  испытаний   при   низких
температурах является ванна  (криостат)  ,  обеспечивающая  необходимые
условия. При испытаниях до  температуры  -77К  (  -196С  -  температура
жидкого азота ) применяются двухстенные ванны из красной меди ,  латуни
или нержавеющей стали с войлочной изоляцией  .  При  температурах  ниже
-77К криостат состоит в большинстве случаев из двух вставленных друг  в
друга стеклянных или металлических сосудов Дьюара , пространство  между
которыми заполнено жидким азотом .
       Температура  до  153К  измеряется  термометрами  (спиртовыми   ,
толуоловыми , пентановыми ) , ниже 153К - термопарами ( пластиновыми  ,
медь-константовыми ) . Иногда температура  помещённого   в  охлаждающую
среду образца определяется по прекращению кипения  зеркала  жидкости  ,
при этом считается , что он принял температуру хладагента .

|      Хладагент|              Охлаждающая смесь|        |ратура    |
|               |                               |Темпе   |          |
|               |                               |      (С|       (К |
|Твёрдая        |Размельчённый сухой лёд со     |-40 (   |233 ( 203 |
|углекислота    |спиртом или                    |-70     |          |
|(сухой лёд )   |ацетоном                       |        |          |
| Жидкий азот   |Жидкий азот со спиртом или     |        |      173 |
|               |бензином                       |-100    |          |
|               |Жидкий азот с петролеумным     |      - |      153 |
|               |эфиром                         |120     |          |
|               |Жидкий азот с изолентаном      |        |      113 |
|               |                               |-160    |          |
|Жидкий кислород|-------                        |        |      90  |
|               |                               |-183    |          |
|Жидкий азот    |-------                        |        |       77 |
|               |                               |-196    |          |
|Жидкий неон    |-------                        |        |       27 |
|               |                               |-246    |          |
|Жидкий водород |-------                        |        |        20|
|               |                               |-253    |          |
|Жидкий гелий   |-------                        |        |        4 |
|               |                               |-269    |          |
|Жидкий гелий   |-------                        |        |       1,6|
|( с откачкой ) |                               |-271,5  |          |
|Гелий-3 ( с    |-------                        |        |          |
|откачкой )     |                               |-272,8  |0,3       |

         Определение склонности сплавов к коррозионному растрескиванию при
                           постоянных нагрузках .
      При одновременном действии статических растягивающих напряжений (
внешних или внутренних ) и коррозионной среды многие сплавы  подвержены
коррозионному растрескиванию .
      Характерными особенностями коррозионного растрескивания  являются
:
1. хрупкий характер разрушения .
2. направление трещин перпендикулярно растягивающим напряжениям  ;  при
  этом трещины имеют межкристаллитный или транскристаллитный ,  или  ,
  наконец , смешанный характер.
3.  зависимость  времени  до  растягивания  от  величины  растягивающих
  напряжений  :  с  уменьшением  растягивающих  напряжений  время   до
  растрескивания увеличивается.
      Коррозионному растрескиванию подвержены алюминиевые  сплавы  типа
дуралюмина , сплавы систем Al-Mg , Al-Mg-Zn , Al-Mg-Cu , мягкие стали ,
коррозионные стали , медные сплавы  ,  высокопрочные  низколегированные
стали , магниевые сплавы и др.
      Большинство исследователей считают ,  что  процесс  коррозионного
растрескивания имеет электрохимическую природу . Образование трещин при
коррозии  под  напряжением   сплавов   связывается   с   возникновением
гальванического элемента “концентратор напряжений  (анод)  -  остальная
поверхность (катод)”  ,  с  ускорением  процесса  распада  пересыщенных
твёрдых растворов , в результате чего возникают местные  гальванические
элементы и  коррозионные  трещины  развиваются  вследствие  растворения
вновь образующихся анодных участков , с механическим разрушением плёнок
 , избирательной коррозией пересыщенных твёрдых растворов ,  изменением
внутренней энергии , абсорбции поверхностно-активных анионов и катионов
среды и др.
      Изучение кинетики развития трещины при коррозии  под  напряжением
высокопрочных  сталей  методом  электросопротивления  показало  ,   что
процесс развития трещин складывается из трёх этапов . На  первом  этапе
образуется  коррозионная  трещина  .   На   втором   этапе   происходит
скачкообразное развитие трещины , что  свидетельствует  о  значительной
роли механического фактора  .  Переход  от  первого  этапа  ко  второму
сопровождается значительным увеличением скорости развития трещины .  На
третьем этапе происходит лавинообразное развитие трещины  .
      При определении склонности сплавов к коррозионному растрескиванию
растягивающие напряжения в образцах создаются двумя способами :
1. путём приложения постоянной нагрузки .
2. путём сообщения образцу постоянной деформации ( изгиб ) .
       Полная  характеристика   склонности   сплава   к   коррозионному
растрескиванию может быть получена путём  снятия  кривых  коррозионного
растрескивания от величины растягивающих напряжений .

          (, кг/мм(2)                 Рис. 1 Кривая коррозионного
растрескивания               стали 30ХГСНА в камере с распылённым
                150          3 % NaCl .


100


50

       0         25          50            75        ( , сутки

       Образование  коррозионных   трещин   связано   с   неравномерным
увеличением  скорости  коррозии  сплава  при  приложении  растягивающих
напряжений . Если v1- cкорость коррозии в месте концентрации напряжений
,  v2  -  скорость  коррозии  на  остальной  поверхности  сплава  ,  то
образование коррозионной трещины будет происходить  при  напряжениях  ,
когда v1 ( v2  . Чем больше разность скоростей коррозии v1 - v2  ,  тем
больше склонность сплава к коррозионному растрескиванию . Эти положения
лежат в основе уравнения кривой коррозионного растрескивания .
                       (1)   ((-(кр ) ( = К , где
( - извне приложенное растягивающее напряжение ;
(кр  -  критическое  напряжение   ,   ниже   которого   не   происходит
коррозион