Коррозионная усталость

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.

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, A1, Ni, Си и др. металлов. Причины К. у.-локализация элект-рохим. 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 аусте-нитных сталей 18% Сг-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, A1 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.