Коррозионное растрескивание

Коррозионным растрескиваниемназывается хрупкое разрушение металлов при совместном действии агрессивной среды и постоянно дей­ствующих растягивающих внешних или внутренних (в сварных швах) напряжений. Эти напряжения увеличивают скорость общей коррозии металла примерно пропорционально их величине и часто ухудшают распределение коррозии (что более опасно), переводя ее из общей в местную.

Коррозионное растрескивание металлов характеризуется образова­нием трещин, которые могут распространяться не только межкристаллитно, т.е. по границам зерен, но и транскристаллитно, т.е. перерезая отдельные кристаллиты. Скорость образования трещин может достигать значительных величин - 10 мм/ч. Со временем рост одной из трещин об­гоняет рост других и приводит к механическому разрушению детали.

Коррозионное растрескивание часто усиливается при наводорожи­вании металла. Водород, сегрегируя в области максимальной механической напряженности, создает дополнительное напряжение в металле.

Коррозионному растрескиванию, очень опасному виду коррозии, подвержены деформированные латуни, особенно в растворах аммиака, нержавеющие стали аустенитного класса в растворах хлористого магния, конструкционные углеродистые стали в растворах щелочей и другие сплавы. Коррозионное растрескивание вызывает беспокойство в связи с расширением применения в промышленности высокопрочных сталей, склонных к этому виду коррозионного разрушения.

В случае наводороживания высокопрочных сталей решающим фак­тором, определяющим их склонность к коррозионному растрескиванию, является характер дислокационного строения, который зависит не столько от абсолютных значений прочности сталей, сколько от способа достижения данной прочности. При равномерном распределении дислокаций в объеме металла, достигаемой высокотемпературной термомеханической обработкой, уменьшается склонность сталей к коррозионному разрушению.

Борьбу с коррозионным растрескиваниемведут различными спо­собами:

1. легированием сталей, например, хромом, молибденом;

2. отжигом деформированных металлов для снятия внутренних на­пряжений;

3. электрохимической защитой;

4. обработкой коррозионной среды;

5. созданием в поверхностном слое металла сжимающих напряже­ний, например, дробеструйной обработкой;

6. тщательной обработкой поверхности металла для устранения концентраторов напряжений.

 

Коррозионное растрескивание латуни.

В практике многочисленны случаи появления на латунном изделии трещин. Чаще латунные изделия растрескиваются вскоре после изготовления. Главным образом трещина появляется в изделиях, изготовленных холодной деформацией.

Эти трещины легко выявляются под микроскопом, т. к. они идут преимущественно через кристаллы.

Коррозионное растрескивание латуни есть результат действия двух факторов:

1. межкристаллитной коррозии;

2. внутренних напряжений.

Следует отметить, что нередко изделия из латуни растрескиваются спустя много времени после изготовления (через десяток лет и более), однако чаще - вскоре после изготовления.

Растрескивание появляется, главным образом, на изделиях, изго­товленных холодной деформацией. Эти трещины при помощи микроскопа легко отличить от трещин, появляющихся вследствие чрезмерной меха­нической деформации, так как первые проходят почти исключительно по границам зерен, а вторые – преимущественно транскристаллитно.

Для предотвращения растрескивания нужно:

1. защитить латунь от коррозии;

2. снять внутренние напряжение.

Обычно идут вторым путём более надёжным. Для снятия напряженийизделия подвергают низкотемпературному отжигу при температурах ниже температур фазовых превращений.

Для различных изделий температура колеблется от 225 до 300⁰С,, а продолжительность его – от 15 до 60 мин.

При этом не происходит заметного изменения механических свойств, снимаются имеющиеся в ней внутренние напряжения, что предотвращает коррозионное растрескивание деформированных латуней.

Часто латунные изделия испытывают на склонность к растрескиванию. При таких испытаниях их подвергают действию веществ, вызывающих межкристаллитную коррозию, и в случае остаточных напряжений, появляются трещины. Такими веществами служат аммиак, его соединения или соединения ртути.

Таким образом, испытания латуней на склонность к растрескиванию, является испытанием, при котором выявляются остаточные напряжения в изделии.

Испытания латуни на коррозионное растрескивание проводятся на образцах обычно в атмосфере аммиака, являющейся наиболее агрессивной средой для этого сплава. Образцами могут служить куски нагартованной латунной ленты, укрепленные в согнутом состоянии в держалках (рисунок 3).

Рисунок 4 – Держалка с образцом латунной ленты

 

 После определенной выдержки в агрессивной среде латунные образцы протравливаются в азотной кислоте, промываются и рассматриваются визуально или в металлографическом микроскопе для выявления трещин. Желательно, чтобы латунь была с возможно более крупнозернистой структурой, так как в этом случае легче рассматриваются появившиеся в результате коррозии трещины.

 

Выполнение работы

Задачей данной работы является выяснении влияния предварительной термической обработки на скорость растрескивания латунных образцов в атмосфере аммиака.

 Перед проведением работы надо ознакомиться со следующим:

1. с распределением анодных и катодных участков в многоэлектронных системах при межкристаллитной коррозии;

2. со связью между характером разрушения металла и наиболее целесообразными методами на коррозию.

Порядок выполнения работы

1. Берут латунные образцы различной форме (труба, проволока, лист и т. п.) с крупным зерном.

2. Выполнят термическую обработку:

- селитряную ванну, содержащую смесь калийной и натронной селитры (~ 1:1), нагревают до 300⁰С;

- температуру селитряной ванны измеряют термометром;

- три образца из 12 не подвергают нагреву;

-для остальных 9 режим термической обработки следующий;

Т0С	τ,мин	к–во обр.	Способ нагрева
300	30	3	селитряная в.
300	1,0	3	селитряная в.
100	30	3	кипящее Н2О

 

3. Испытывают образцы на растрескивание в атмосфере аммиака.

- смывают с образцов селитру;

- помещают в эксикатор, на дно которого налит 25%-ный раствор аммиака;

- каждые 20 мин образцы вынимают из эксикатора, слегка приравнивают в 3%-ный азотной кислоте, обмывают водой и осматривают;

- отмечают время появления трещин. Результаты работу заносят в форму:

Т а б л и ц а 6 Форма записи данных

Термическая обработка	Время появление трещин на образцах			Примечание
	№1	№2	№3
Без нагрева 3000С – 30мин 3000С – 1мин 1000С – 30мин

 

5. Один из растрескавшихся образцов травят в районе трещины концентрированной азотной кислотой до выявления границ кристаллов.

6. Тщательно промывают, вытирают и рассматривают трещину в металлографический микроскоп, определяя, проходит ли она между кристаллами или через них.

7. Делают выводы о влиянии предварительной термической обработки на коррозионное растрескивание латуни