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

5. Цинкование

Диффузионное

цинкование — довольно

распростра­

ненный и эффективный

метод защиты деталей от

коррозии во

литературе,

следует, что диффузионное цинкование практически

не оказывает заметного влияния на механические свойства

стали,

определенные при одноосном

растяжении

кратковременно

дей­

ствующей

статической силой

[257]. Пр и

испытании образцов

диаметром 19 мм из стали

марок 40У

и 2 0 Х Н ,

цинкованных в порошковой

4

3

смеси,

разницы

в

пределах

проч­

/

/

ности,

а

также

в

относительном

10

удлинении

и сужении

между

цинко­

+1

26

ванными

и непокрытыми

образцами

I18

не обнаружено [20]. Горячее

цинко­

вание углеродистых сталей (содержа­

ние

углерода

от

0,43

до

0,73%) в

10

виде образцов диаметром 4 мм

также

6

N, млн.

а

существенно

не изменило

их

проч­

Рис. 75. Кривые коррозионной

ности

и

пластичности

при растяже­

усталости оцинкованных ста­

нии

[185].

лей в пластовой воде нефтяных

Горячее

цинкование

в

ванне

скважин

[82]:

20ХН;

расплавленного

цинка при

темпе­

1 — сталь

40У; 2 — сталь

3 — сталь

15НМ; 4 — сталь 35Г2;

ратуре

400°

С

заметно

снизило

5 — сталь

40У без покрытия.

(до

20%)

предел

усталости

угле­

родистой проволоки в случае циклического

нагружения

[185 J.

Вероятно,

основная

причина этого эффекта — сравнительно

высо­

кая

хрупкость

диффузионного

слоя,

места разрушения

которого

ную прочность. Если

образцы перед испытаниями

подвергались

коррозионному воздействию воды, условный предел

коррозионной

усталости непокрытой

стали снижается на 65— 70%,

а диффузион­

и 35Г2 подвергали предварительной коррозии (без доступа

воз­

духа) в течение одного месяца в пластовой воде нефтяных

сква­

жин. Испытания на усталость с частотой нагружения 3000

об/мин

при базе 107 циклов показали (рис. 75), что условный предел

кор­

покрытий. Д л я управления

свойствами

конструкционных

мате­

риалов чаще всего используют покрытия

из

хрома, никеля,

кад­

мия, цинка, олова и т. д.,

для улучшения

сцепления покрытия

хромом

и никелем на 20—35%, медью — на 15%, кадмием — на

10%. В

случае

покрытия цинком выносливость стали

в воздухе

не снижается.

Хромирование оказало отрицательное

влияние не

зионно-усталостной прочности нормализованной

стали

30

(табл. 23). Д л я

устранения вредного влияния хромирования

на

усталостную и

коррозионно-усталостную прочность

рекомендуе­

при

100—250° С не дает существенного эффекта. Д л я

ликвидации

отрицательного влияния

хромирования

необходимо

температу­

р у

отжига увеличить до

650° С [179].

Положительное влияние

духе

зависит

от

методов

и режимов

обработки.

Так,

пористое

хромирование

не

повыша­

Т а б л и ц а

23

ет, а блестящее хромирова­

Влияние хромирования на предел

усталос­

ние — несколько увеличи­

ти образцов из стали 30 при базе

10'

цик­

вает

предел

усталостной

лов

[177]

прочности стали. В корро­

Предел

усталости,

кГ/мм*

зионной

среде

(растворы

ном

NaCl, пресная

вода)

галь­

Образцы

воздухев

ваническое

хромирование,

в растворе NaCl

в растворе NaCl

ния,

не дает заметных пре­

- 0,004%

ном - 3%

режимов

его

осуществле

независимо

от

методов и

Нехромирован-

имуществ.

В

работе

[26I

16,7

10,0

отмечается высокая порис­

иые

25,5

тость хромовых покрытий.

Хромированные

20,3

18,2

8,7

Результаты

исследова­

ния

[821

показали,

что

твердое

электролитическое

хромирование в стандартной

хромовой

ванне

(250 г/л

хромового

ангидрида

и 2,5

г/л

серной

кислоты)

при

температуре

60° С

и катодной плотности

тока 35

а/дм2

при

толщине слоя

около 0,09

мм

снижает

предел

усталостной

проч­

ности

стали

45

на 25—30%.

В

коррозионной

среде

(3%-ный

раствор

NaCl)

условный

предел

коррозионно-усталостной

проч­

ности

хромированной

и

нехромированпой

сталей

оказался

при­

мерно

одинаковым.

2.

Никелирование

Данных

о

влиянии

гальванического

никелирования

ных средах.

Гальваническое покрытие медью снизило

коррозионно-уста­

лостную прочность сталей в пресной и соленой

воде в два раза -

покрытие кадмием практически не повлияло на

коррозионно-уста­

ния

повысился

на 30%, а после хромирования снизился

на

10%

[123]; фосфатирование мало

изменяет коррозионную вынос­

ливость стали.

3. Никель-кадмиевые покрытия

Выше

было показано,

что независимо от режимов

тер­

ный предел коррозионно-усталостной

прочности

указанных

нер­

жавеющих сталей в 3%-ном растворе

NaCl при базе 5 X 107 циклов нагруже-

\

ния

почти такой ж е , как

мало- и сред-

,\ j

неуглеродистой стали с перлито-фер- Ч

ритной

или

сорбитной

структурой, в

2

то время

как

коррозионная

стойкость

/гд|

их

в ненапряженном состоянии в де­

сятки раз выше, чем, например,стали

45.

В работе [154] установлено, что при

нанесении никель-кадмиевого покрытия

|

на

закаленную

и

отпущенную

сталь

Х 1 7 Н 2 (толщина никеля и кадмия со­

ответственно составляла 10 и 5 мкм)

^ \

предел

усталости

снизился

с

49

до

47 кГ1ммг

(рис. 76).

В

коррозионной

J-?|

среде влияние

никель-кадмиевого

по­

крытия

оказалось

более

заметным.

j # |

П р и

базе 2 X 107 циклов такое покры­

2g \

тие достаточно хорошо защищает сталь

от коррозионно-усталостного

разруше­

гг[

ния, при этом не наблюдается замет-

щ

н,мпн.

ных

изменений

в структуре

покрытия.

/

5

Однако

при

достижении

базы

около

р „ .

7

R '

„

усталости

о

m i

-

Рис. 7о.

Кривые

2 X

107 циклов условный предел кор-

образцов из стали

Х17Н2 в

розионно-усталостной

прочности

рез-

воздухе

(1,

2)

и 3%-ном

ко

снижается

(с

35

до

28

кГ/мм*),

Растворе

NaCl

(/,

/ / ) :

что

можно

объяснить

частичным

и1, 1 i

~

б е з п о к р

ы т и

я ;

2.

и

никель-кадмиевым

покрытием.