Дальнейшее разрушение

В холодной соляной кислоте на серебре образуется нерастворимая защитная пленка хлористого серебра, которая достаточно устойчива. Горячая соляная кислота растворяет эту пленку и вызывает дальнейшее растворение серебра. В присутствии окислителей разрушающее действие соляной кислоты усиливается. Так же действует и плавиковая кислота. Серебро обладает исключительно высокой стойкостью в едких щелочах как п их водных растворах, так и в расплавах.

В легированных сталях образуются двойные карбиды с участием двух металлов (Fe и легирующего элемента). При этом дальнейшее растворение легирующего элемента в цементите невозможно. Например, введение W или Мо вызывает образование двойных карбидов: (Fe, \У)23С6или (Fe, Mo)23C6; а увеличение их концентрации приводит к образованию карбидов Fe2W2C и Fe2Mo2C. Введение нескольких легирующих элементов приводит к образованию в легированных аус-тените и феррите твердых растворов этих металлов: (Fe, Cr, Мп)3С; (Сг, Fe, Mo)23Ce и др.

Слой меди, образующийся на поверхности бронзовой детали, утоняется вследствие его переноса на стальную поверхность, что вызывает дальнейшее растворение поверхностного слоя бронзы. Этот процесс продолжается до тех пор, пока на обеих поверхностях -стальной и бронзовой- не образуется слой меди толщиной 1-2 мкм. Образовавшаяся медная пленка покрывает бронзовую и стальную поверхности, и молекулы глицерина уже не могут взаимодействовать с бронзой и "вытягивать" атомы легирующих элементов. На этом процессе растворения бронзы прекращается, и наступает установившийся режим избирательного переноса.

Более эффективным является травление с применением растворов тиосульфата натрия. При травлении раствором (II) структура разъедается спонтанно и через 30—60 с выявляется также отчетливо, как при растворе (I). Возникающая при этом пленка сульфида плотно покрывает поверхность шлифа после протравливания, предотвращая дальнейшее растворение металла реактивом, так что выявление структуры прекращается. Поверхности зерен окрашиваются в коричневый цвет разнообразных оттенков (рис. 82).

Магний корродирует в неорганических кислотах с водородной деполяризацией. Исключение составляет фтористоводородная кислота, образующая на поверхности магния защитную пленку из фторида магния, которая предотвращает дальнейшее растворение магния. Местная коррозия возникает только при низкой концентрации кислоты. Устойчивость магния к фтористоводородной кислоте делает его подходящим материалом для изготовления емкостей для хранения концентрированных растворов этой кислоты.

Процесс диффузии в растворах протекает относительно медленно, вследствие чего слой раствора, непосредственно прилегающий к кристаллам соли, быстро становится насыщенным, после чего дальнейшее растворение происходит только по мере того, как из этого слоя диффундируют в толщу жидкости растворенные частицы соли. Таким образом, скорость процесса растворения соли быстро спадает, и он протекает так же медленно, как и диффузия растворенных молекул соли. Поэтому в производственных усло-

причинам количество молекул кислорода в единице объема пространства, находящегося над раствором, то количество молекул кислорода, попадающих в раствор, увеличится, в то время как количество молекул кислорода, вылетающих из него, остается пока еще таким же. Следовательно, динамическое равновесие нарушится и начнется дальнейшее растворение молекул кислорода, пока в результате увеличения количества их в воде не наступит новое состояние равновесия, которое будет отличаться от первого тем, что концентрация кислорода в воде увеличится.

Достаточно мощным агентом, способствующим устранению лишних электронов с металла, является растворенный в воде кислород. Его участие в коррозионных процессах несравненно сложнее, чем простое окисление металла. Вообще, реакция прямого присоединения кислорода к металлу, например, по схемам: Fe + О = FeO; Zn + О = ZnO; Си + О = = СиО, конечно, происходит, но не в растворах. Эти металлы всегда покрыты тончайшей пленкой окислов, которая обычно и предохраняет их от дальнейшего окисления. Лишь при высоких температурах эта окисная пленка становится недостаточной защитой и может происходить более глубокое окисление металла. Так, при. накаливании железа на воздухе образуется толстый слой окалины; при достаточно долгом нагревании весь железный предмет превращается постепенно в кусок окалины. В растворе же процессы идут совершенно не так. Для их понимания нужно иметь в виду, что реальный металл является сложным конгломератом отдельных кристаллов, несколько различных по своим свойствам и составу. На рис. 7.3 дана микрофотография среза котельной стали. Ясно видны крупные кристаллы разной формы. Эти кристаллы состоят из феррита (так называемое ос-железо)), цементита (карбид железа Fe3C), аустенита (у-же-лезо) и различных их твердых растворов — перлита, ледебурита, мартенсита и др. Котельная сталь, кроме того, содержит ряд примесей - кремний, марганец, серу, фосфор, медь, хром, ванадий, никель; все в незначительных количествах. При контакте с водой или водными растворами отдельные участки металла в разной степени отдают ионы в раствор и, следовательно, приобретают и различные потенциалы. Однако вследствие перетекания электронов от участков с более высокой их концентрацией облегчается дальнейшее растворение наиболее слабых участков металла, ускоряется протекание коррозии. Участие кислорода растворенного в воде при этом состоит в следующем:

Стабильность структуры р-твердого раствора после такой обработки должна повышаться. Для обеспечения полной стабильности в некотором интервале температур необходимо, чтобы процесс субмикрорасслоения прошел во всем объеме р-зерен и чтобы размеры обедненных участков достигали определенной величины. В данном интервале температур участки, обогащенные легирующими элементами, должны быть устойчивыми, т. е. в них не должно происходить дальнейшее растворение. 74

зисные плоскости Дальнейшее растворение графита зависит от температуры и времени

зисные плоскости. Дальнейшее растворение графита зависит от температуры и времени.

и вмятин, а также их расположение на поверхности трубы дают основание утверждать, что причиной образования этих дефектов явилось механическое воздействие ковша экскаватора или другого механизма на трубу, уложенную в землю. При визуальном обследовании на наружной и внутренней поверхностях разрушенного участка трубы каких-либо очагов или зон заметных коррозионных повреждений не зафиксировано. Измерение периметра трубы, проведенное с шагом 50 мм на участке разрыва и вне его, не показало увеличения ее линейных размеров (то есть вытяжки металла) в месте разрушения, что свидетельствует о хрупком характере последнего. Исследование основного металла трубы и продольного шва катушки с повреждением показало отсутствие отклонений в свойствах металла трубы от норм, а также дефектов (за исключением описанных задиров и вмятин), которые снижали бы конструктивную прочность трубы и способствовали ее разрушению. Установлено, что зарождение первичной продольной трещины произошло из-за наличия на поверхности трубы механических задиров. Трещина достигла критических размеров в ходе эксплуатации трубопровода, а ее раскрытие и дальнейшее разрушение трубы произошли в момент, когда рабочее давление несколько превысило расчетное.

Для экспериментального исследования процесса устойчивого •распространения трещины был применен метод автоматической записи длины трещины с использованием вихревых токов и разности злектропотенциалов [14, 1301, а образцы, содержащие трещи »ы различной исходной длины, растягивались на 50-тонной гидравлической машине. При испытаниях регистрировались одновременно нагрузка и приращение длины трещины (в одну сторону от оси образца) вплоть до достижения трещиной критической длины. Под критической длиной в экспериментах понимается такая длина трещины, по достижении которой дальнейшее разрушение образца происходит только за счет накопленной в •образце (и в системе нагружения) упругой энергии.

Закономерности формирования излома титанового сплава ВТ-22 отражают разрушение стойки шасси самолета Ан-74, которое имело место в эксплуатации после весьма кратковременной наработки детали. В материале по поверхности детали на глубине около 1 мм располагался дефектный газонасыщенный "альфированный" слой с повышенной твердостью, что и привело к быстрому разрушению детали. Преимущественно разрушение прошло в материале квазихрупко, что привело к доминированию фасеточного рельефа, отражающего двухфазовую структуру титанового сплава. Дальнейшее разрушение происходило квазистати-чески с формированием межзеренного рельефа, по границам которого нарастал ямочный рельеф. Это масштабный макроскопический уровень процесса разрушения (рис. 5.8).

Относительную роль металлургического дефекта или другого концентратора, от которого началось разрушение, можно оценить по тому, с какой скоростью развивалось дальнейшее разрушение: при малой скорости — велика роль дефекта; при большой скорости роль дефекта вспомогательная, а основная причина разрушения заключается в перегрузке. При оценке роли дефектов и прочих концентраторов чрезвычайно важно учитывать способность данного материала тормозить разрушение по его характеристикам чувствительности к трещине ату, атс [26, 108] и коэффициентам интенсивности напряжений Кс, /Сю [72].

Вследствие высокой концентрации кислорода, свойственной земной атмосфере, имеются благоприятные условия для возникновения на большинстве металлов оксидных слоев, которые по мере роста пассивируют поверхность и тормозят дальнейшее разрушение металла. Таким образом, в области низких и умеренных температур коррозионная устойчивость конструкционных металлов и сплавов в сухой атмосфере определяется преимущественно кинетическими факторами. Присутствие в атмосфере воды в.. виде, жидкой или газообразной фазы существенно изменяет физико-химическую

ции кислоты, но в концентрированных растворах (d—1,41) коррозия уменьшается вследствие пассивирования. Практически железо применяется только в исключительных случаях для эксплуатации в концентрированной (97—98, 2%-ной) азотной кислоте, так как уже в 96,6%-ной кислоте возникает меж-кристаллитная коррозия. В 68%-ной азотной кислоте (скорость коррозии 2—3 г/м2-24 ч) железо сравнительно устойчиво. Повышение температуры оказывает более слабое влияние на коррозионные свойства, чем предварительная обработка (деформация, науглероживание или отжиг в водородной среде). Холодная обработка замедляет коррозионный процесс вследствие изменений в структуре и размере зерен поверхностного слоя. Самую лучшую устойчивость имеет железо-армко. Серый чугун очень быстро корродирует в азотной кислоте. Кремнистый чугун обладает хорошей устойчивостью к воздействию азотной кислоты и применяется для изготовления охладительных труб и насосов, так как двуокись кремния или графит, отлагающиеся на чугуне при коррозии, экранируют его поверхность, предотвращая дальнейшее разрушение.

Глубина слоя не имеет большого значения, если не будет обеспечена прочность слоев, примыкающих к упрочненному слою, так как при нагрузке поверхности при больших удельных давлениях произойдет продавливание твердого и сравнительно хрупкого поверхностного слоя и дальнейшее разрушение его, а вслед за ним и всей детали.

Электрохимическая стадия коррозионного процесса затормаживается после значительного накопления на анодных участках окислов железа, затрудняющих доступ электролита к металлу. Дальнейшее разрушение металла наблюдается в основном вследствие химического воздействия на него водяного пара, образующегося в зоне перегрева трубы.

В передачах, хорошо защищенных от попадания абразивных частиц и предназначенных для многочасовой ежедневной работы с небольшим числом остановок под нагрузкой, наиболее распространенным видом разрушения является выкрашивание рабочих поверхностей вследствие развития усталостных трещин. В результате на поверхностях зубьев (в первую очередь на ножках вблизи полюсной линии) появляются ямки, которые в начале едва заметны, а затем, развиваясь, могут достигнуть значительных размеров. Величина поверхности соприкосновения уменьшается, давление на оставшихся участках растет, и дальнейшее разрушение может прогрессировать.

Способы облицовки: вихревое распыление, литье под давлением (для текстильной и древесной крошки), наклеивание. Для капрона наиболее целесообразен метод вихревого распыления [28]—[30]. При изнашивании капроновый слой легко восстанавливается повторной облицовкой. Недостаток пленочных капроновых покрытий — оплавление даже при небольшом перегреве, старение и дальнейшее разрушение.

Выкрашивание образуется там, где направление силы трения и на-иравление перемещения точки контакта взаимно противоположны. Таким образом, при скольжении двух цилиндрических поверхностей, перекатывающихся друг по другу, питтинг образуется только на отстающей, но не на опережающей поверхности. На первой стадии шелушение имеет вид небольших точек; дальнейшее разрушение происходит относительно быстро.