Присутствии молибдена

Коррозионное растрескивание, как и другие виды КМР, представляет собой особо опасный вид разрушения конструкционных материалов, находящихся под одновременным воздействием коррозионной среды и растягивающих механических напряжений, зачастую существенно более низких, чем предел текучести конструкционного материала. Воздействие коррозионной среды в случае КР сводится к следующему. В обычный баланс энергий, имеющий место при чисто механическом разрушении (нет взаимодействия металла с внешней средой), вносится поправка на выделение энер-пп1 в процессе электрохимической реакции. Это находит отражение в работе пластической деформации конструкционных материалов. Например, в ряде случаев для пластичных материалов, таких как трубные стали, она может уменьшиться за счет охруп-ш'вающего влияния среды, увеличения их предела текучести, ускоренного упрочнения металла в вершине трещины. При этом зажпую роль играет специфика коррозионной среды. Если среда кислая, то происходит наводороживание металла непосредственно перед вершиной трещины, что облегчает его разрушение. Нейтральные среды могут оказывать пластифицирующее действие и связанное с ним ускоренное упрочнение с исчерпанием пластичности металла в вершине трещины. Другие с^еды, даже, казалось бы, самые безобидные, в определенных условиях могут вызвать растрескивание (КР, щелочная хрупкость и др.). Таким образом, в присутствии коррозионной среды сопротивление растрескиванию всегда будет падать. Интенсивность же падения, очевидно, является функцией активности коррозионной среды, химического состава сплава и величины его электродного потенциала.

ции сильфона на этих же наиболее нагруженных участках за счет геометрической концентрации напряжений могут создаваться уп-ругопластические деформации, которые, суммируясь с остаточными, в присутствии коррозионной среды вызывают его коррозионно-механическое разрушение, происходящее путем распространения коррозионно-механических трещин в окружном направлении. Кроме того, основные физико-механические свойства материалов, применяемых для изготовления сильфонов УЧЭ (повышенные прочность и хрупкость при весьма малом запасе пластичности), делают их склонными к коррозионному растрескиванию, особенно з присутствии таких коррозионно-агрессивных агентов, как сероводород, углекислота и хлориды.

может идти с высокой скоростью. Но даже в этом случае механический фактор очевиден: на поверхности металла появляется слой деформированных зерен, как если бы металл был сильно нагарто-ван — см. [15Ь, рис. 3 на стр. 599]. Действие же химического фактора можно заметить, например, по увеличенной потере массы металла, если использовать для опытов морскую воду вместо пресной. Существует предположение, что большая потеря массы металла в присутствии коррозионной среды объясняется локальной коррозионной усталостью [16]. Кавитационной эрозии подвержены роторы насосов, поверхности гребных винтов, лопатки водяных турбин, цилиндры дизельных двигателей, охлаждаемые водой [17]. Поэтому центробежные насосы должны работать при высоких давлениях, чтобы препятствовать образованию пузырьков. Что касается турбинных лопаток, то аэрация воды способствует уменьшению разрушений, вызванных схлопыванием пузырьков. Эластичные покрытия, такие как неопрен, резина и другие, придают значительную устойчивость к разрушению этого типа. Нержавеющая сталь 18-8 относительно устойчива (рис. 6.11), поэтому рна используется для облицовки лопаток водяных турбин. Для эффективной защиты от разрушения цилиндров дизельных двигателей добавляют в охлаждающую воду 2 г/л хромата натрия [18].

Титановые сплавы ВТ6, ВТ14 (термоупрочненный) и ВТ9 при одновременном действии высокой температуры (400—450°С), статического напряжения и среды (морская соль и NaCl) имели транскристаллические, как правило, разветвленные трещины. В ряде случаев при повышенной температуре титановые сплавы в присутствии коррозионной среды разрушаются по границам зерен [78].

На рис. 111 показано изменение микроискажений кристаллической решетки II рода Да/а стали 20Н2М по мере ее циклического нагружения на воздухе и в присутствии коррозионной среды вплоть до разрушения, а также соответствующее изменение величин локальных электродных потенциалов ср.

Из анализа микрорельефа можно сделать вывод о важности не только сдвигового напряжения в вершине трещины, но и локального нормального напряжения, контролирующего скол. Впервые признаки циклического скола на ГЦ К металлах наблюдали на упрочненных алюминиевых сплавах в присутствии коррозионной среды Форсайт и Стаббингтои [8], ориентация участков скола {001}. Хрупкое разрушение по плоскости {001} было обнаружив на монокристаллах алюминия в среде жидкого гелия, даже если плоскость {001} бы

механически1. Образец в присутствии коррозионной среды подвергают растяжению под прямым углом к трещине, чтобы последняя расширялась и росла (рис. 38). Скорость роста V измеряют и записывают как функцию коэффициента интенсивности нагрузки К, выражающего условия деформации в вершине трещины;^ можно вычислить. С помощью диаграмм^—V можно определить максимально допустимое для конструкции напряжение растяжения, которое безопасно с точки зрения коррозионного растрескивания под напряжением в течение всего времени службы (рис. 39). Однако подобные испытания на коррозионное растрескивание под напряжением сравнительно сложны и из-за практических ограничений годятся только для материалов с низкой пластичностью, таких как некоторые нержавеющие стали, алюминиевые и титановые сплавы.

Усталостное разрушение углеродистых, среднелегированных и нержавеющих сталей, а также сплавов на основе алюминия и других металлов в присутствии коррозионной среды отличается от характера разрушения этих материалов в сухом воздухе или химически мало активных и инертных средах. Характерными признаками коррозионной усталости в этих случаях являются:

В зависимости от свойств и термодинамического состояния системы деформируемый металл — среда снижение сопротивления усталостному разрушению металла может быть следствием проявления адсорбционного эффекта, электрохимического растворения анодных участков или охрупчивания металла вследствие наводороживания. Чаще указанные факторы действуют на металл комплексно и их трудно разделить. Однако, если превалирующее действие оказывает адсорбционный фактор, то процесс разрушения металла при одновременном действии на него циклических напряжений и рабочей среды принято называть адсорбционной усталостью, если снижение сопротивления усталости связано с наводоро-живанием металла — водородной усталостью, а если проявляется чисто электрохимический фактор — коррозионной усталостью. Обычно под коррозионной усталостью подразумевают процесс усталостного разрушения металла в присутствии коррозионной среды вообще.

Имеющиеся данные показывают, что для чистой меди (99,96 % ) при /V = 5 • 107 цикл не обнаружено снижение выносливости в пресной и соленой воде и в отожженном, и в холоднотянутом состоянии [116]. Небольшое снижение предела выносливости в присутствии коррозионной среды наблюдалось у латуней и оловянистых бронз. Условный предел выносливости в пресной и соленой воде по сравнению с испытанием в воздухе снизился со 140 - 160 до 110 - 150 МПа.

Характер влияния частоты нагружения на коррозионную усталость зависит от того, в каких единицах измеряют долговечность. Если измерение проводить во времени, то при высокой частоте нагружения долговечность снижается значительнее. Если выносливость измерять в циклах, то она увеличивается с увеличением частоты. Например, сопротивление коррозионно-усталостному разрушению гладких образцов из алюминиевого сплава В95 с увеличением частоты нагружения от 3,3 до 100 Гц повышается тем значительнее, чем ниже уровень циклических напряжений. При испытании образцов с концентратором напряжений в присутствии коррозионной среды влияние частотного фактора в диапазоне 3,3 — 166 Гц не обнаружено в интервале напряжений 70-180 МПа (Карла-шов А.В. и др. [186, с. 67-72]).

Замедление скорости реакции бора с титановыми сплавами в присутствии молибдена вызвано оттеснением его растущим дибо-ридом. Выше предполагалось, что влияние молибдена должно уменьшаться с повышением температуры, так как растворимость МоВ2 в TiB2 заметно увеличивается с температурой, пока при 1793 К дибориды не станут полностью растворимы. По предварительным данным двуслойный диборид, находящийся на границе со сплавом Ti-13V-10Mo-i5Zr-2,'5Al при 1033 К, становится однофазным при 1144 К, и скорость реакции начинает расти неожиданно быстро.

Некоторые сорта аустенитных сталей содержат 2—3% Мо или же один из элементов Nb или Ti в концентрациях, определяемых минимальным содержанием углерода (например, в 5 раз больше минимальной его концентрации). Добавки молибдена вводятся для повышения стойкости к питтингу. Например, сталь 316 — это по-существу сталь 304, содержащая 2,5% Мо. Исследования показывают, что такие добавки молибдена влияют на поведение стали либо очень слабо [70, 91], либо отрицательным образом [66, 69, 81, 82]. Очевидно, это связано с тем, что при 1,5% Мо наблюдается минимум стойкости против КР [66—68]. В присутствии молибдена концентрация углерода, соответствующая наименьшей стойкости против КР, сдвигается от 0,06 до 0,30% [66]. Было высказано предположение [66], что вследствие химической близости Мо и Сг (оба элементы VI а группы) добавка молибдена может оказаться вредной, если суммарное их содержание (Cr+Мо) попадает в область концентраций, не благоприятных с точки зрения добавок хрома (т. е. 15—18%). Имеются данные, подтверждающие это предположение [68, 70].

Советские исследователи применили Д2ЭГФК для экстракции леза из азотнокислых растворов в присутствии молибдена и алю-зия [97]. Как будет показано на рис. 106, максимальная экс-1кция железа и его отделение от молибдена и алюминия проис-;ят при концентрации азотной кислоты <2М. О процессе извле-[ия железа из органического раствора реэкстракцией обычными слотами сведений нет.

Наилучшие результаты были получены у 5%-ных хромистых сталей с ниобием в присутствии молибдена. 5%-ные хромистые стали с добавкой 0,53% Nb и стали с 0,50% Мо и 0,54% Nb имели высокую ударную вязкость после охлаждения на воздухе и сохраняли ее после нагрева при отпуске независимо от длительности нагрева.

фузия железа замедляется в присутствии молибдена; благодаря этому также замедляются фазовые превращения в перлитной области.

фузия железа замедляется в присутствии молибдена; благодаря этому также замедляются фазовые превращения в перлитной области.

наклона кривых 2, 3 и 5 (см. рис. 20) следует, что эффективность повышения прокаливаемости стали при введении хрома возрастает в присутствии молибдена.

Из данных рис. 91 также следует, что в присутствии молибдена увеличение содержания углерода более эффективно, чем при отсутствии молибдена.

или а-фазы, или сегрегации молибдена. В связи с этим содержание молибдена в стали ОЗХ18Н11 ограничено по ГОСТ 5632—72 до 0,5 %. В присутствии молибдена в процессе отпуска, кроме ст-фазы, возможно образование богатых молибденом фаз Х"Фазы Fe39Cr12Mo10 и rj-фазы Fe2Mo, которые так же, как сг-фаза, неустойчивы в окислительных и сильноокислительных средах и устойчивы в слабоокислительных.

Кремний и марганец как легирующие элементы не способствуют повышению коррозионной стойкости хромоникелевой основы даже в присутствии молибдена.