Растрескивание алюминиевых

Сплав 8-1-1 представляет собой смесь двух фаз: преобладающей а-фазы (гексагональной плотноупакованной) и некоторого количества ji-фазы (кубической объемно-центрированной). Наблюдающиеся трещины проходят по зернам а-сплава, однако р-фаза подвергается пластическим разрушениям. Термическая обработка и изменение состава (например, понижение содержания алюминия), способствующие образованию р-фазы, увеличивают стойкость к КРН. Состав фазы также может иметь определяющее значение: установлено, что в ряде других титановых сплавов Р-фаза склонна к КРН [37]. Механизм растрескивания титановых сплавов находится еще на стадии обсуждения. Однако влияние структуры сплава, особенностей среды, а также действие посторонних анионов и приложенного напряжения в значительной степени сходно с влиянием этих факторов на поведение нержавеющих сталей (см. разд. 7.3.1 и 7.3.2). Это, по-видимому, свидетельствует об идентичности механизма КРН титана и нержавеющих сталей.

Титан обладает отличной стойкостью к струевой и кавитационной коррозии в морской воде. Высокую стойкость к эрозионной коррозии показали сплавы Ti - 6A1-^W и Ti—7Al-2Nb-lTa. Титан обладает высокой стойкостью к питтинговой, щелевой и межкристаллитной коррозии. Он не корродирует под слоем отложений и лакокрасочных покрытий. В последние годы проводятся обширные исследования коррозионного растрескивания титановых сплавов в морской воде, причем особое внимание уделяется сплавам Ti-6Al—4V; Ti—6Al-6V-2Sn; Ti-3Cu; Ti —7A1— -2Nb-l Та и Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al.

Опасность коррозионного растрескивания титановых сплавов в водных растворах галогенидов возникает при внешней поляризации — 0,5 ±0,3 В (по хлорсеребряному электроду). Это следует учитывать при конструировании и эксплуатации оборудования. Необходимо также не допускать подкисления растворов в щелях, застойных зонах и других местах особенно на участках повышенной концентрации напряжений, где облегчается возникновение микродефекта и дальнейшее его развитие в виде коррозионной трещины. С целью ингибирования в растдор вводят ионы гидроксила или буферных соединений. Другой способ защиты от коррозионного растрескивания—нанесение на поверхность титановых сплавов модифицированной композиции SA-5, содержащей фтористый кальций,.смолу ДС808, алюминиевую пудру, ксилол и катализаторы XR-6-2163[43].

Различные по составу сплавы имеют неодинаковую склонность к горячесолево-му растрескиванию. Из легирующих элементов наиболее сильное влияние оказывает алюминий. Этот вопрос изучен Б. А. Колачевым и В.В.Травкиным [45] на би-'парных сплавах Ti—AI. Исследования выполняли на цилиндрических образцах диаметром 5 мм с нагружением их под тонким слоем хлористого натрия при 400 и 450°С с определением порогового напряжения разрушения образцов при базе длительности нагружения 1000 ч. Как видно из результатов экспериментов (табл. 6), только технически чистый титан практически не чувствителен к горяче-солевому растрескиванию. При повышении содержания алюминия в сплавах их стойкость умвньшантся—Поте ря^ОО-ч^эрочности увеличивается особен но т5ез ко при содержании алюминия более 4 %, при этом характер распространения трещин — межкристаллитный. Коррозионные повреждения в виде язв и трещин возникали и на образцах из чистого титана, но интенсивность их развития незначительна по сравнению со сплавами, содержащими алюминий. В работе [49] особенно рельефно показана роль наводороживания в процессе горячесолевого растрескивания титановых сплавов.

Большое влияние на коррозионное растрескивание в кислотах оказывает состав сплавов (легирующие элементы и примеси). Фактических данных по этому вопросу еще мало, но, по-видимому, закономерности, выявленные при изучении коррозионного растрескивания титановых сплавов в растворах галогенидов, остаются,—наиболее опасными являются алюминий и газовые примеси, а увеличению стойкости к растрескиванию способствуют ^-стабилизирующие элементы (особенно изоморфные—ванадий и молибден), а также пассивирующие—палладий и никель.

Метиловый спирт (метанол) является той оригинальной средой, которая вызывает коррозионное растрескивание титана, не будучи агрессивной средой для многих других металлов. Специфичность растрескивания титановых сплавов в метиловом спирте наблюдается во многом. С явлением коррозионного растрескивания титановых сплавов в метиловом спирте связано много вопросов, в решении которых до настоящего времени у исследователей нет единой точки зрения. Растрескивание наблюдается у технически чистого титана и ряда сплавов различных композиций; на гладких, надрезанных образцах и образцах с наведенной трещиной. Следует отметить большое число зарубежных исследований процесса коррозионного растрескивания титановых сплавов в метиловом спирте. Большинство этих работ освещает химизм процесса природы коррозионного растрескивания титана вообще, роль различных ионов в этом явлении. Кроме чистого метилового спирта, растрескивание вызывают растворы воды в спирте и компаундные системы: спирт— галогени-ды независимо от способов введения ионов (соли или кислоты), мети но л —серная кислота и др.

Добавка ионов галогенидов играет существенную роль в формировании коррозионного растрескивания титановых сплавов в металовом спирте. Электрохимическое действие ионов галогенов неодинаково. С одной стороны, они являются

Сопоставление изложенного выше механизма с фрактографией разрушения титанового сплава типа ВТ5-1 наглядно показывает возможность перенесения основных положений, развитых Пикерингом, С^веном и Эмбери, на случай коррозионного растрескивания титановых сплавов в водных растворах, что, по нашему мнению, более полно раскрывает природу процессов.

Рассмотрим с учетом изложенных положений особенности растрескивания титановых сплавов в метанольных растворах. К их числу прежде всего относится влияние воды на склонность к растрескиванию: малое количество воды усиливает склонность к растрескиванию, добавление более ~0,5 % воды резко снижает склонность к растрескиванию. Метанол, вообще не содержащий влаги, обладает высоким электрическим сопротивлением, так же, как, например, вода, не содержащая следов солей, кислот или щелочей. Добавление в метанол ничтожного количества воды (менее 0,1 %) приводит к резкому падению электрического сопротивления, снижению омического контроля коррозионного процесса, повышению плотности анодного тока и соответственно к сниже-

нию нагрузки, при которой наблюдается коррозионное растрескивание. Увеличение содержания воды в метаноле создает условия для пассивации активной поверхности, связанного с этим снижения плотности анодного тока и повышения уровня коррозионно-механической прочности. • Сопоставление приведенных выше результатов с данными по коррозионному растрескиванию титановых сплавов.в метанольных средах показывает, что характер изменения процессов растрескивания титановых сплавов в метанольных средах идентичен процессам, идущим в агрессивных коррозионных средах, в которых отсутствует репассивация. Именно отсутствием области пассивности на анодных поляризационных : кривых можно объяснить наблюдаемое на титановых сплавах в метанольных средах непрерывное увеличение анодного тока с увеличением потенциала. Повышенное содержание воды в метаноле приводит на образцах титановых сплавов- к появлению области пассивности. Особенности влияния катодной поляризации и устранение коррозионного растрескивания на образцах титановых сплавов в метаноле связано с тем, что при наложении катодной поляризации на поверхности образуется плотный слой гидридов, создающий пассивное состояние.

38. Шричев В. А., Лунин В. В. Кинетика и механизм коррозионного растрескивания титановых сплавов в присутствии гадогенов//3ащи-та металлов. - 1*81. — № 1. - С. 34-42.

Коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов 1—415

Рис. 85. Коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов под напряжением в естественных и лабораторных условиях [96]. Образцы сплавов 7178, 7079 и Х7006 (катаный пруток диаметром 6,35 мм) нагружались соответственно до 75, 50 и 25 % предела текучести в поперечном направлении:

Еще в четырех работах приведены результаты испытаний на коррозионную усталость и усталостное растрескивание алюминиевых сплавов в морской воде и солевых растворах. Сплавы 5456-Н117 и 7075 были исследованы в работах [204] и [205] соответственно. В работе [206] изучено поведение сплавов 2024 И 7075 в нескольких состояниях

Коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов появляется в том случае, когда они подвергаются одновре-

менному воздействию коррозионно активной среды и механических напряжений. X. Фоскулер [111,207] считает, что первоначальное нарушение сплошности металла при коррозионном растрескивании происходит по коррозионным причинам. Дальнейшее развитие трещин обусловлено совместным действием среды и механических напряжений. По данным А. Вассермана [111,208], коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов может иметь место при контакте их с водой и паром. Ф. А. Чемпион [111,209] указывает, что благоприятными условиями для развития коррозионного растрескивания является наличие в воде ионов хлора и слабо кислой среды. Кроме того, на развитие этого процесса, по его мнению, существенным образом влияют состояние защитной пленки и фазовый состав сплава. Скорость межкристалл ит-ной коррозии в начальный период испытаний невелика и увеличивается во времени. При наличии в металле механических напряжений, обусловленных пластической или упругой деформацией, скорость коррозионного процесса увеличивается [111,209; 111,210]. Однако, по мнению К. Эделеану [111,211], это проявляется лишь по прошествии какого-то времени, причем механические напряжения 'расширяют первичные трещины в сплаве и электролит получает возможность вступать в контакт со свежими участками его, не покрытыми воздушной окисной пленкой [111,207]. Если же металл в первый период испытаний находится в 3-процентном растворе хлористого натрия без механического напряжения, а во второй период — под напряжением, время до разрушения металла не зависит от соотношения величин обоих периодов [III, 211] (табл. 111-42).

Коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов имеет электрохимическую природу. Например, при смещении потенциала сплава в отрицательную сторону процесс коррозионного растрескивания замедляется, а при анодной поляризации—ускоряется (111,222].

11. Герчикова Н. С. Тонкая структура и коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1982. 128 с.

11. Герчикова Н. С. Тонкая структура и коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1982. 128 с.

Коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов 1—415

28. Мелехов Р. К. Коррозионное растрескивание алюминиевых сплавов. Киев: Техника, 1979. 128 с.