Файл: Похмурский, В. И. Коррозионно-усталостная прочность сталей и методы ее повышения.pdf

и наводороживающей средах качественно остается таким же, как для образцов без концентратора напряжений, однако по абсолют­ ному значению выносливость образцов с концентратором значи­ тельно меньше [191].

Влияние на эффективность действия концентратора напряже ­ ний при коррозионной усталости зависит от технологии его полу­ чения. В работе [11] исследовано влияние одной и многих кольце­ вых канавок, а также резьбы М10 X 1,5 и М10 X 1,0, полученных разными технологическими методами (шлифовкой, нарезкой рез­

усталости образца с концентратором, полученным методом шли­ фовки, составляет 5 кГ/мм2, а методом накатки — 11 кГ'1мм2. Другие технологические процессы обеспечивают средние значения условных пределов коррозионной усталости. Кроме того, было показано, что, если метод изготовления концентраторов напря­ жения не приводит к существенным изменениям структуры п фи­ зико-механического состояния металла, как это имеет место при шлифовке, то циклическая прочность увеличивается при переходе

Известно, что концентраторы н а п р я ж е н и й резко снижают усталостную прочность стальных деталей в воздухе и в некоторых рабочих средах. Однако эффективность действия концентраторов напряжений при прочих равных условиях определяется еще и аг­

металла впадины и выступа концентратора. К сожалению, прямых

риваемого вопроса. В работе [45] показано, что электродный по­

висит от технологии изготовления этих концентраторов (табл. 12). Электродный потенциал металла выступов во всех случаях был более положительным, чем во впадинах. Наибольший отрицатель­ ный электродный потенциал наблюдали во впадинах канавки,

63

полученной пластической деформацией, наименьший — у шлифо­ ванных концентраторов. В то же время у образцов с концентрато­ рами, полученными пластической деформацией, разность элект­ родных потенциалов между выступами и впадинами меньше, чем у образцов со шлифованными концентраторами. Таким образом, термодинамически неизбежно более интенсивное разъедание дна концентратора напряжений, полученного шлифовкой.

Д л я более тонких исследований структурно напряженного состояния может оказаться полезным предложенный в работе [70] способ определения механических напряжений, основанный на

рения напряжений в микрообъемах исследуемого материала об­ разец погружается в электролит, содержащий окислитель, кото­ рый не увеличивает электропроводность раствора, и компоненты, способные депассивировать поверхность образца.

Результаты исследований [18] показали, что концентраторы напряжений (теоретический коэффициент концентрации 2,33) за­ метно снижают предел выносливости нержавеющих сталей (рис. 31). Существенное снижение (с 49 до 17,5 кГ 1мм2) имеет место для стали Х 1 7 Н 2 , тогда как д л я стали Х17Н5МЗ предел выносли­ вости снизился всего с 50 до 34 кГ 1мм2. На основании полученных данных можно было бы сделать вывод о том, что сталь с более вы­ сокой твердостью (для стали Х17Н5МЗ HRC =^40) менее чувстви­ тельна к концентрации напряжений, чем сталь с более низкой

резцом сталь Х17Н5МЗ наклёпывается значительно сильнее, чем сталь Х 1 7 Н 2 , что несомненно сказалось на упрочнении дна кон­ центратора. Д л я подтверждения сказанного была проведена пред­ варительная электрохимическая коррозия образцов из указанных сталей в приспособлении, показанном на рис. 11, по режимам, обеспечивающим получение точечных поражений, аналогичных тем, которые имеют место в практике эксплуатации. Естественно, что коррозионные язвы и другие поражения будут выступать в

64

роли концентраторов н а п р я ж е н и й и снижать циклическую проч­ ность. Предварительная коррозия, осуществляемая электрохи­ мическим способом в условиях данного эксперимента, снижает пре­ дел выносливости обеих сталей примерно на одинаковую величину (рис. 32). В случае предвари­ тельной коррозии на поверх­ ности образцов образуются мел­ кие раковины, язвы, имеющие

48 \

вид типичной питтинговой коррозии . Некоторое влияние на сниже­ ние пределов коррозионной выносливости оказывает также и умень­ шение сечения образца в результате электрохимического коррози­ онного процесса. Поскольку учесть действительную площадь по­ перечного сечения после предварительной коррозии практически невозможно, для подсчета напряжений принимался исходный диа­ метр образца. Таким образом, полученные результаты подтверж­ дают сделанный ранее вывод о том, что заниженная чувствите т ность стали Х17Н5МЗ к концентрации н а п р я ж е н и й вызывается упрочнением концентратора при его изготовлении. В случае изготовления концентраторов электрохимическим методом, ис­ ключающим поверхностный наклеп металла, чувствительность

сталей Х 1 7 Н 2 и Х17Н5МЗ оказалась примерно одинаковой и

а1 ж 39 кГ 1мм2.

Коррозионная среда (3%-ный раствор NaCI) значительно мень­ ше снижает условный предел коррозионной выносливости образ­

амплитудах напряжений было несколько меньшим. В результате испытаний установлено, что образцы из стали Х17Н5МЗ с концент­ ратором напряжений имеют более высокий условный предел кор­ розионной выносливости, чем гладкие. Это увеличение составляет приблизительно 10 кГ 1мм2. Д л я образцов, подвергнутых электро­ химической коррозии, выносливость и особенно условный предел коррозионно-усталостной прочности находятся значительно ни­ же, чем для гладких образцов, и ниже, чем у образцов с концент­ раторами напряжений, нарезанными резцом. Полученные данные, по всей вероятности, можно объяснить как различной геометрией и структурно-напряженным состоянием металла на дне концент­ ратора, так и тем, что для образцов, подвергнутых предваритель­ ной коррозии, при расчете напряжений не учитывалось уменьше­ ние опасного сечения образца. Отсутствие заметного влияния кон­ центраторов напряжений на коррозионную выносливость сталей по сравнению с их влиянием при испытании в воздухе можно объяс­ нить причинами, изложенными выше.

При испытании образцов из стали 1 Х 1 2 Н 2 М В Ф Б А нами по­

чению коррозионно-усталостной прочности, т. е. имеет место так называемая инверсия масштабного фактора в коррозионной среде, речь о котором пойдет ниже. Однако существует мнение, что этот

и положительное влияние масштабного эффекта на коррозионноусталостную прочность связаны с проявлением коррозионного фактора, авторы работы [27] предположили, что для материалов, обладающих высокой коррозионной стойкостью в испытываемой

и масштабного фактора будет примерно таким, как в атмосферных условиях. Результаты проведенных ими опытов на образцах диа-

fi6