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

высоких амплитуд циклических нагрузок. В коррозионной среде имеет место резкое снижение условного предела выносливости обкатанных образцов из мартенситных нержавеющих сталей при базе 20—40 млн. циклов нагружения, т. е. в полулогарифмических координатах кривая коррозионной выносливости проходит почти параллельно оси ординат. Это свидетельствует о том, что при та­ кой базе испытания эффект от поверхностного наклепа при данной глубине начинает ощутимо снижаться, возможно, за счет частич­ ной релаксации сжимающих напряжений . Можно также допустить, что за такое количество циклов коррозионно-усталостные трещины успевают пройти сквозь слой упрочненного металла и подойти к недоунрочненному металлу, где остаточные напряжения меняют свой знак Положительное влияние на коррозионно-усталостную прочность деталей оказывает их ультразвуковая обработка в маслоабразивиой среде. Перспективный метод повышения выносли­ вости сталей в коррозионной среде — поверхностная термомеха­ ническая обработка, а также так называемая обработка на белый слой

Существенно улучшить коррозионно-усталостную прочность деталей можно путем нанесения на их поверхность различных металлических и неметаллических покрытий. Из диффузионных покрытий наиболее эффективными являются покрытия, нолучаемые при азотировании, алитировании, хромировании, цинковании и т. п. Нанесение таких покрытий в несколько раз повышает кор­ розионно-усталостную прочность углеродистых и легированных сталей в растворах солей, а при азотировании и цинковании ус­ ловный предел коррозионной усталости находится на уровне пре­ дела усталости стали в воздухе. Такие методы повышения поверх­ ностной твердости и износостойкости деталей, как борирование, хромирование, ванадирование и т. д., в зависимости от химического состава стали и ее термообработки могут снижать или увеличивать коррозионно-усталостную и особенно усталостную прочность де­ талей.

Во избежание резкого снижения усталостной и коррозионноусталостной прочности деталей с весьма твердыми покрытиями (бориды, карбиды и т. д.) нежелательно применение после диффу­ зионного насыщения закалки с низким отпуском или насыщение стали с высокой чувствительностью к хрупкому разрушению.

Недостаточно объяснять изменение выносливости деталей толь­ ко наличием остаточных напряжений, действующих в поверхност­ ных слоях деталей, особенно после алитирования, борирования, хромирования и других аналогичных видов химико-термической обработки, обеспечивающих получение диффузионных слоев, по своим физико-механическим и электрохимическим свойствам су­ щественно отличающимся от основной структуры. При рассмот­ рении влияния защитных покрытий на изменение выносливости необходимо принимать во внимание не только изменение остаточ­ ных напряжений, но и характер их распределения, прочность и

174

циклическую прочность материала защитного слоя, чувствитель­ ность к концентрации напряжений основного материала с учетом переходных зон, соотношение электрохимических характеристик основного материала и материала покрытия и т. д. Количественная сторона влияния каждого из перечисленных выше факторов пока не ясна. Из гальванических покрытий существенное влияние на повышение коррозионной выносливости оказывают, как правило, только анодные или комбинированные покрытия (цинкование, кадмирование, нанесение никель-кадмиевого покрытия). Катодные по­ крытия (хромирование, никелирование и т. п.) обычно не влияют на коррозионную выносливость сталей или даже снижают ее. Гальванические покрытия в подавляющем большинстве снижают выносливость сталей в воздухе до 15—20% и более. Хорошие результаты получаются при использовании комбинированных

методов, основанных на совмещении упрочнения поверхности детали закалкой т. в. ч. как наклепом и нанесением защитных гальванических или неметаллических покрытий. При опреде­

защиты будет сохраняться до тех пор, пока сохранится хотя бы часть покрытия, выступающего в роли протектора. После полного растворения покрытия кривая коррозионной усталости резко сни­ жается. При наличии некоторых полимерных покрытий достигает­ ся хорошая защита в случае сравнительно небольшой базы испы­ тания, после чего кривая резко идет вниз, т. е. теряется эффект защиты, что может быть связано с усталостью полимерного покры­ тия, его механодеструкцией. Аналогичный ход кривых выносли­ вости обнаружеЕ! и при испытании образцов с никель-кадмиевым покрытием, растворяющимся в процессе циклического нагруже ­ ния в коррозионной среде.

В случае поверхностного наклепа при больших базах испыта­ ния обнаружено существенное снижение выносливости, обуслов­ ленное, по-видимому, частичной релаксацией остаточных сжимаю­ щих напряжений и коррозионно-усталостным разрушением упроч­ ненного слоя. Указанные обстоятельства необходимо обязательно учитывать при выборе базы испытания и прогнозирования работы деталей с поверхностным упрочнением или с защитными покры­ тиями в условиях воздействия на них циклических нагрузок и коррозионных сред.

12*

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.А к и м о в Г. В. Основы учения о коррозии и защите металлов. Метал-

лургиздат, М., 1946.

2.А к и м о в Г. В. Теория и методы исследования коррозии металлов. Изд-во АН СССР, М., 1945.

3.А к с е п о в а Э. В. и др.— Физико-химическая механика материалов, 1972, 1.

4.А л е к с е е н к о М. Ф. Структура и свойства теплостойких конструк­

9.А с к и н а з и Б . М . Упрочнение и восстановление деталей электромеха­ нической обработкой. Машиностроение, М., 1968.

10.А ф а н а с ь е в Н. Н. Статистическая теория усталостной прочности металлов. Изд-во АН УССР, К., 1953.

14.Б а л а ш о в Б. Ф.— В кн.: Повышение долговечности машин. Машгиз, М., 1956.

15. Б е й д е р Э. Я. и др.— Физико-химическая механика материалов, 1971, 3.

16.Б е р н ш т е й н М. Л., 3 а й м о в с к и й В. А. Структура и механи­ ческие свойства металлов. «Металлургия», М., 1970.

17.Б о г а ч е в И. М., Р у д а к о в А. А.— Физико-химическая механика материалов, 1968, 2.

20.Б у з д а к о в А. П.— В кн.: Труды Всесоюзной межвузовской научной конференции по вопросам борьбы с коррозией. Гостехиздат, М., 1962.

176

28.Г л и к м а н Л. А., К о с т р о в Е. Н., Д о б р е р В. К.— Заводская лаборатория, 1959, 4.

33.Г л и к м а н Л. А., С у п р у н Л. А.— В кн.: Труды Всесоюзного со­ вещания по борьбе с морской коррозией металлов. Азнефтемаш, Баку, 1958.

34.Г о г и л а ш в и л и О. И.— Физико-химическая механика материалов, 1968, 2.

35.Г о р б у н о в Н. С. Диффузионные покрытия на железе и стали. Изд-во

АН СССР, М., 1958.

36.Г р а б о в с к и й А. П.— Металловедение и термическая обработка металлов, 1963, 10.

42.Д е м к о А. А. и др.— Физико-химическая механика материалов, 1972, 1.

43.Д е р я г и н Г. А. Повышение выносливости деталей машин технологи­ ческими методами. Оборонгиз, М., 1960.

44.Д у б и н и н Г. Н. Диффузионное хромирование сплавов. «Машинострое­ ние», М., 1964.

45.Д у ц я к 3. Г., Б а б е й Ю. И.— Физико-химическая механика мате­

риалов, 1971, 1.

177