Протекание пластической

Все это справедливо и для электрохимического коррозионного процесса, протекание которого аналогично работе короткозамкну-того гальванического элемента: возникающий из-за наличия начальной разности потенциалов катодной и анодной реакций ?0бр = (Ук)обр — (^а)обр процесс электрохимической коррозии сопровождается перетеканием электрического тока от анодных участков к катодным в металле и от катодных участков к анодным в электролите, которое вызывает поляризацию на обоих участках. Эти явления дополнительно тормозят протекание коррозионного процесса.

Протекание коррозионного процесса во времени наблюдают обычно при периодическом отборе части испытуемых образцов. Кинетику коррозии металлов с водородной или кислородной деполяризацией можно исследовать непрерывно при помощи объемных показателей, применяя для этого объемные методы. На рис. 335 приведен общий вид установки для определения скорости коррозии металлов с водородной деполяризацией по объему выделяющегося водорода. Заполнение бюреток в начале опыта и при их периодической перезарядке в процессе испытания осуществляется засасыванием коррозионного раствора с помощью водоструйного насоса.

•О Расчеты показывают, что переход в раствор лишь 1% поверх-f^/остных ионов сопровождается возникновением заряда между металлом и раствором равным примерно 1 в. Поэтому переход большого количества ион-атомов металла в раствор в обычных условиях невозможен. Однако процесс может пойти совсем по-иному, если будут созданы такие условия, при которых избыточные электроны на поверхности металла могут разряжаться. В этом случае все время будет возможен переход ион-атомов металла в раствор электролита и коррозионный процесс будет протекать беспрепятственно. Обычно беспрепятственное протекание коррозионного процесса происходит при нарушении двойного электрического слоя за счет удаления из него электронов или ионов.

Самопроизвольное протекание коррозионного процесса воамохно, если AZr < 0.

Контролирующим (ограничивающим) процессом называют ту ступень процесса, которая имеет наибольшее сопротивление по сравнению с остальными ступенями и, следовательно, которая в наибольшей степени влияет на протекание коррозионного процесса.

Протекание коррозионного -процесса связано с переходом частиц через границу фаз, вследствие чего продукты реакции всегда оказываются в иной фазе, нежели исходное вещество. Для количественного определения продуктов это обстоятельство имеет немаловажное значение, поскольку упрощается их отделение от корродирующей основы. Трудности возникают лишь в том случае, когда продукты реакции нерастворимы в данной среде и накапливаются на поверхности испытуемого материала в виде плотно прилегающих слоев.

были проведены систематические исследования коррозионной стойкости сплавов ванадия с Ti, Mo, Mb, Та, W и Cr [51]. Результаты испытаний ванадия и его сплавов в кипящих растворах соляной кислоты представлены на рис. 53. В этой среде ванадий нестоек. Даже в слабом 5%-ном растворе НС1 скорость коррозии ванадия превышает 3 мм/год. Добавка титана понижает и без того низкую стойкость ванадия. Другие легирующие элементы повышают коррозионную стойкость ванадия, но в неодинаковой степени. Наиболее эффективно легирование танталом. При 13 мас.%. Та скорость коррозии сплава N—Та в кипящей соляной кислоте (за исключением 20%-ной) не превышает норм 1 балла, а при 18 мас.%. Та весовым методом уже не обнаруживается протекание коррозионного процесса, т.е. сплав V + 18 мас.% Та по коррозионной стойкости в кипящей соляной кислоте с концентрацией до 20 мас.% не уступает чистому танталу. Кривые скорости коррозии в зависимости от концентрации кислоты для различных расплавов можно считать эквидистантными, поэтому влияние легирующих элементов можно представить графически в координатах содержание легирующего элемента—скорость коррозии, причем указанная особенность расположения кривых позволяет получить эту зависимость для любой концентрации кислоты.

Еще одна возможность эффективной обработки коррозионной среды реализуется при введении в раствор ингибиторов. Речь идет о веществах, малые добавки которых замедляют протекание коррозионного процесса благодаря обратимой или необратимой адсорбции на поверхности металла и формированию на ней защитного слоя. Тем самым затрудняется взаимодействие коррозионной среды с металлом, накладываются дополнительные диффузионные ограничения. Эффективными ингибиторами при химическом удалении окалины являются, например, дибензилсульфоксид или другие серосодержащие, а также азотосодержащие органические соединения.

Химическую коррозию принято обычно отличать от коррозии, протекающей по электрохимическому механизму. Считают, что коррозия металлов в газовой фазе при повышенных температурах протекает по чисто химическому механизму. Однако и при химической коррозии на границе металл— газ также существует скачок потенциала, существенно влияющий на протекание коррозионного процесса. Химическую коррозию в общем виде представляют уравнением .

8. При испытаниях для ускорения электрохимической реакции, обусловливающей протекание коррозионного процесса, целесообразно вводить агрессивные компоненты или деполяризаторы. Если испытания проводятся в электролите, обычно вводят пероксид водорода или другие деполяризаторы. При испытаниях, имитирующих атмосферные условия, можно вводить агрессивные компоненты, которые обычно присутствуют в данной атмосфере. Например,, при испытаниях изделий, предназначенных для эксплуатации в морской атмосфере, в камеру вводят частички хлорида натрия в виде аэрозоля или тумана. Для имитации промышленной атмосферы вводят диоксид серы.

Углекислота имеет низкую степень диссоциации; при температуре 20° С только 0,2% ее молекул дают начало водородным ионам. Однако при их израсходовании на протекание коррозионного процесса концентрация водородных ионов восполняется за счет «запаса» углекислоты. В связи с этим процесс углекислотной коррозии не затухает.

Рассмотрим теперь образец с большей толщиной. Большая толщина образца приводит к стеснению и даже полному запрещению деформации вдоль фронта трещины (в направлении толщины). В этом случае возникает объемное напряженное состояние, при котором величина максимального касательного напряжения невелика (см. рис.3.31). Это, в свою очередь, затрудняет протекание-пластической деформации, отодвигая по напряжениям область значительных пластических деформаций. Возможно, что сопротивление материала отрыву будет достигнуто напряжением в некоторой области у фронта трещины ранее, чем разовьется заметное пластическое течение. Произойдет хрупкий скачок трещины или даже полное разрушение в хрупком состоянии. Если же сопротивление отрыву достаточно велико, по сравнению с сопротивлением пластической деформации, то пластические сдвиги будут накапливаться в направлении действия ттах по площадкам,

Протекание пластической деформации в микрообъемах двухфазного металла шва (столь 12Х18Н10Т — аустенит и «5» феррит, сплав АМгб — твердый раствор на основе алюминия и интермсталлидные фазы) носит неоднородный характер, а морфология второй фазы оказывает на нее существенное влияние вне зависимости от материала.

Обработка результатов испытаний никелевых сплавов показала, что для материалов этого класса нельзя пренебрегать влиянием индивидуальных особенностей неоднородности свойств на изменение доли участия в процессе макроразрушения а\ и о/ (постоянная Ло*0,5). Это можно объяснить различием влияния неоднородности свойств в микрообъемах на протекание пластической деформации и на зарождение и рост макроповреждений. Поэтому для этого класса жаропрочных сплавов следует использовать критерий типа (4.6) с AQ — 0,9.

На протекание пластической деформации оказывает влияние также характер расположения второй фазы.

Фактором, способствующим хорошей сопротивляемости жаропрочных материалов переменным воздействиям при высоких температурах, является перераспределение напряжений в местах концентрации, происходящее в силу того, что протекание пластической деформации облегчено в условиях высоких температур; вместе с тем пластическая деформация снижает действительный коэффициент концентрации напряжений до величины, близкой к единице.

сказанным в предыдущем разделе, должно было бы облегчать протекание пластической деформации и способствовать повышению пластичности металла. В действительности, дело обстоит наоборот.

Поведение аморфных сплавов при деформации, как и кристаллических материалов, зависит от процессов, протекающих на микроуровне. Однако отсутствие дальнего порядка исключает протекание пластической деформации путем движения дислокаций, так как в структуре аморфных сплавов отсутствуют кристаллографические плоскости скольжения. В связи с этим для описания механизмов скольжения эффективны модели аморфных сплавов, предполагающие их поликластерное строение. В соответствии с этими моделями аморфные твердые тела образованы кластерами, имеющими произвольную форму и случайную упаковку, но сохраняющими достаточно большую общность.

Теория дислокаций,позволяет обнаружить причину низкой прочности реальных кристаллов металлов в сравнении с полученной из теоретических расчетов. Присутствие в реальных кристаллах металлов, окруженных напряжениями дислокаций, постепенное перемещение которых требует сравнительно небольших усилий и способствует сдвигам на плоскостях скольжения, сильно облегчает протекание пластической деформации и в сотни и даже тысячи раз снижает прочность металлов.

При низких и средних гомологических температурах протекание пластической деформации по механизму скольжения внутри зерен приводит к упрочнению границ зерен за счет барьерного эффекта и эффекта усложнения деформации у границы (рис. 6, а). Деформация затормаживается у границ и после соответствующего удлинения наступает разрушение вдоль определенных плоскостей кристаллической решетки, имеющее вязкий внутризеренный характер.

Повышение прочности в процессе ТМО по сравнению с обычной закалкой объясняется предварительным наклепом аустенита, в котором в результате деформации создается повышенная плотность дислокаций, наследуемая образующимся при закалке мартенситом. Такое структурное состояние обеспечивает протекание пластической релаксации локальных напряжений, вызванных повышенной плотностью дислокаций. Как следствие, образующийся при отпуске мартенсит, несмотря на более высокую по сравнению с обычной термической обработкой плотность дислокаций, имеет меньший уровень остаточных напряжений. Это обеспечивает более высокие значения как прочности, так и ударной вязкости и пластичности одновременно.