Адсорбционной усталости

Эффект увеличения скорости растворения металла наблюдается, если скачок потенциала сосредоточен в ионном двойном слое. Эффект снижения скорости растворения металла (пассивность может наблюдаться, если скачок потенциала приходится на поверхностный слой металла: анодная поляризация уменьшает кинетическую энергию поверхностных электронов (поверхностного уровня Ферми), что приводит к усилению их связи с поверхностными положительными ионами металла и, как следствие этого, к уменьшению свободной энергии и адсорбционной способности поверхности металла.

С целью изучения адсорбционной способности ингибитора ИКУ-1 и его влияния на кинетику электродных процессов снимали поляризационные кривые с помощью потенциостата типа П-5827М. Образцы из стали 20 помещали в электрохимическую ячейку, заполненную 25%-ным НС1 или 20%-ным раствором реагента РВ-ЗП-1.

Под действием внешней жидкой или газообразной среды адгезия полимерных плёнок к металлической поверхности снижается. Выше температуры стеклования 7'(. конкурентная адсорбция на металле осуществляется со взаимным вытеснением одного вешества другим. Этому способствует динамический характер сорбции. Уменьшение адсорбции полимера пропорционально парциальному давлению или концентрации диффундирующего вещества в граничном слое и его адсорбционной способности. Условие стабильности адгезионных связей:

Исходя из адсорбционной способности, для практического использования Башкирским научно-исследовательским институтом по переработке нефти рекомендованы следующие условия обработки углеродистой стали ингибиторами типа ИКБ: температура 323-333 К, содержание для углеводородных сред - 50 мг/л, дгтя водных — 100 мг/л, продолжительность обработки не менее 6 ч.

происходит при некотором критическом значении потенциала кр, величина которого, как и величина А^п, зависит от типа среды, ее температуры, концентрации ионов галогенов, а также от природы металла и его структурного состояния. Чем выше пассивность металла в данном электролите и чем меньше концентрация галогенов, тем больше <ркр и более растянут интервал А^п. При возрастании потенциала до <ркр происходит увеличение адсорбционной способности ионов галогенов. В отдельных местах, где поверхность металла более активна и где скорость растворения больше средней скорости, адсорбция анионов галогенов приводит к вытеснению кислорода и к активации поверхности. Перенос анионов галогенов к местам, где металл переходит в раствор, должен еще больше повысить концентрацию галогенов и, следовательно, поддерживать активное состояние в отдельных точках. Увеличение этих точек приводит к резкому росту силы тока при почти одинаковых потенциалах. В этих условиях чем более агрессивен коррозионный раствор, тем при меньшей величине потенциала может наступить питтинг и, в конечном счете, может возникнуть такое положение, при котором интервал пассивности вообще вырождается. Подобное положение наблюдал В. В. Скорчелетти [71] при рассмотрении влияния воды или гид-роксильных ионов ОН" на анодное поведение хрома в растворе хлористого водорода в метиноле, а также Я. М. Колотыркин при проведении исследований депассивации циркония. В практически безводном растворе хлористого водорода в метаноле хром не пассивируется - с увеличением потенциала одновременно растет и плотность тока. Зоны анодной пассивности не наблюдаются. При добавлении 1 % воды на( анодной поляризационной кривой наблюдается спад тока, типичный для пассивирующихся металлов. С увеличением содержания воды повышается глубина пассивности хрома и (f n сдвигается в отрицательную сторону.

Химическая гетерогенность поверхности сплава оказывает влияние также на скорость процесса восстановления окислителя из раствора, сопряженного е процессом окисления (растворения) сплава. Поэтому на отдельных участках сплава скорость катодного процесса при одном и том же потенциале, строго говоря, будет различной. В случае физической неоднородности поверхности (выход на поверхность кристаллитов с разной ориентацией граней) скорость восстановления окислителя (например, Н3О*-иона) может быть близка по величине. В присутствии ингибитора различие также может стать существенным из-за разной адсорбционной способности кристаллографических граней [25].

Результаты исследований адсорбционной Способности поверхности графитового волокна HMG-50 показали, что по отношению к синему метилену и желтому метанилу она примерно одинакова и составляет соответственно 1,39 и 1,38 мкМ на 1 г необработанного волокна (табл. 5). В случае окисленной поверхности адсорбция катионного красителя возрастает до 13,58 мкМ/г, а у анионного красителя — только до 5,66 мкМ/г. Повышение количества адсорбируемого катионного красителя в 10 раз соответствует увеличению площади поверхности окисленного волокна, определенной

Волокна, прошедшие термообработку при 1200 °С в атмосфере азота, содержащей не более 2% кислорода, охлаждались в азоте до комнатной температуры. После этого они покрывались эпоксидной смолой в атмосфере азота и использовались для получения композитов. Исследования адсорбционной способности (разд. I) таких волокон показывают, что поверхность их нейтральна. Чистота поверхности термообработанных волокон подтверждается существованием прочной адгезионной связи на поверхности раздела и результатами электронно-микроскопических исследований.

Адсорбция компонентов внешней среды зависит как от их ррироды, так ц от адсорбционной способности металла, во многом

; роды, так и от адсорбционной способности металла, во многом

Важно, что коэффициент защитного действия ингибиторов возрастает с ростом степени пластической деформации на стадии деформационного упрочнения (рис. 56, 57). Это можно объяснить повышением адсорбционной способности металла вследствие увеличения его механохимической активности в результате образования активных дислокационных субструктур. Данное положение подтверждается поляризационными измерениями: анодная поляризуемость деформированной стали в присутствии ингибитора оказалась выше, чем у недеформированной.

Влияние адсорбции на прочность сталей и сплавов яри статическом и периодическом нагружении впервые было исследовано Г. В. Карпенко и его последователями. Так было открыто новое явление адсорбционной усталости сталей и показано, что эффект Ребиндера при многих видах нагружения является первичным и универсальным [18,19].

При увеличении прочности стали проявление адсорбционного эффекта усиливается (Лобойко В.И. и др. [35, с. 21—25]). Особенностью сдвиговых процессов при адсорбционной усталости железа является почти мгновенное вступление в действие значительно большего, чем при испытании в воздухе, числа плоскостей скольжения, а также увеличение их ширины и плотности. Адсорбционное снижение поверхностной энергии дает возможность развиваться тем дефектам кристаллической решетки, которые при деформации металла в воздухе не в состоянии преодолеть энергетический барьер.

Нами показано [34], что поверхностно-активные среды ускоряют возникновение полос скольжения в железе при циклическом нагружении. Особенность развития полос — образование большого числа активных плоскостей скольжения и последующее увеличение их ширины и плотности в начальный период нагружения, по сравнению с испытанием в воздухе или инактивной среде. В широких полосах скольжения, образующихся на поверхности образцов железа при адсорбционной усталости, обнаружены более развитые субмикроскопические трещины, которые расположены на большом расстоянии друг от друга по сравнению с испытаниями в воздухе. На отдельных участках наблюдается экструзия металла из полос скольжения вследствие активации поверхностно-активной средой дополнительных систем скольжения.

Имеющая место в начальный период адсорбционной усталости металла интенсификация сдвиговых процессов происходит в результате облегчения разрядки на поверхности дислокаций вследствие понижения уровня поверхностной энергии металла.

При малых амплитудах напряжений в процессе циклического нагружения при адсорбционной усталости происходит снижение микротвердости железа по сравнению с исходным значением. Увеличение уровня циклических напряжений при прочих равных условиях приводит к существенному повышению микротвердости, т.е. к упрочнению железа. Таким образом, поверхностно-активная среда оказывает двоякое действие на процессы упрочнения и разупрочнения железа, что, как показано Г.В.Карпенко, отражается на характере кривых усталости. Несмотря на понижение предела выносливости, поверхностно-активная среда, как правило, повышает сопротивление усталостному разрушению углеродистых сталей в области высоких циклических напряжений.

глубоких выкрашиваний. Основным фактором, определяющим интенсивность выкрашивания, является нагрузка контактирующих деталей и связанные с этим касательные напряжения сдвига. Существенное влияние на выкрашивание оказывает и смазывание. Так, на стальных роликах в условиях фрикционного качения без смазывания при самых больших нагрузках не наблюдалось никакого выкрашивания. При наличии смазочного материала усталостные поверхностные трещины на роликах под давлением масла увеличиваются. Последнее можно объяснить адсорб-ционно-расклинивающим эффектом Ребиндера и явлением адсорбционной усталости, которая вызывается действием поверхностно-активного смазочного материала.

Адсорбционная усталость наблюдается в поверхностно-активных по отношению к металлу средах в определенных областях оптимальных механическх режимов, а именно: при циклическом действии растягивающих напряжений в зоне сравнительно небольших частот. Явление адсорбционной усталости наблюдается также при действии коррозионно-агрессивных сред, так как из этих сред происходит специфическая адсорбция на поверхностях металла.

Снижение предела выносливости под влиянием поверхностно-активной среды практически не зависит от времени нахождения циклически нагруженного металла в среде, а также и от числа циклов нагружений. Кривая усталости при адсорбционной усталости по виду аналогична кривой усталости, полученной в неактивной воздушной среде, только эта кривая обычно имеет меньшие ординаты ассимп-тоты, чем кривая, полученная в воздухе.

Кривая адсорбционной усталости ограничивает две области: область выносливости металла и область ограниченной выносливости, причем последняя обычно несколько больше, чем эта же область на диаграмме для металла, испытанного в воздухе, что ясно из фиг. 18, где даны кривые адсорбционной усталости для сырой стали 20Х (кривые 2—3).

Снижение предела выносливости стали,при адсорбционной усталости, которую вызывают, например, смазочные масла, достигает 5—10% по сравнению с пределом выносливости, полученным в воздухе. Если же масло активировано

кривая усталости принимает харак- Фиг. 20. Диаграмма влияния частоты ТерныЙ "вид; как показали наши изменения напряжений на предел исследования [54], даже после мил- адсорбционной усталости стали 20Х: