По-видпмому, ингибированная кислая среда, вызывающая уп рочнение, приводит к образованию пленки на поверхности низкоуг леродистых сталей. Данные по изменению омического (R v) и емко стного (СЛ.) сопротивления (рис. 3) при стационарном электродном потенциале для исследуемых сталей в 0,1 и H2S.O4и в 0,1 н H2SO44- + I г!л ката пина возможно могут служить подтверждением выска занного предположения о наличии пленки на поверхности упроч ненной стали.. Кривые зависимости С* и R* от содержания углеро да в сталях также проходят через максимум емкостного и минимум омического сопротивления для стали 20.
Рис. 3. Зависимость омического и емкостного сопротивления от со держания углерода в сталях
Анализируя полученные данные, можно предположить, что уп рочнение отражается на электрохимическом поведении металла в коррозионной среде и основные электрохимические характеристики согласуются со степенью упрочнения.
Поскольку на поверхности упрочненной стали имеется пленка, то предполагается, что повышение длительной прочности металла па воздухе каким-то образом связано с пленкой. Возможно, что наличие пленки на поверхности служит барьером для проникнове ния кислорода воздуха по плоскостям скольжения вглубь развива ющихся трещин, т. е. тормозится процесс усталостного разрушения по механизму Фудзита (4, 5).
Однако, по-видимому, не только наличие пленки вызывает уп рочнение металла. Ингибированный кислый раствор влияет на ха рактер поверхностных дефектов. Полученные данные по профилю
поверхности указывают на выглаживание дна концентраторов на пряжений в поверхностном слое упрочненной стали. Радиус за кругления концентраторов напряжения увеличивается для упроч ненного металла по сравнению с исходным в 3 раза.
Вы в од ы
1.Упрочнение, вызываемое обработкой ингибированным кис лым раствором,-имеет место для всех исследуемых марок сталей, причем в наибольшей степени характерно для стали 20.
2.Упрочняющая обработка, по-видпмому, влияет на кинетику электродных процессов, вызывая облагораживание электродного
потенциала, уменьшение скорости коррозии, снижение емкостного
ивозрастания омического сопротивления.
3.Предполагается, что механизм упрочнения связан с одной стороны с наличием пленки на поверхности металла и с другой стороны с выглаживанием дна концентраторов напряжений на его
поверхности.
л
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
ГБ. В. Романов, ФХММ, 9, ЛЬ 1, 1973.
2.С. В. Пушкина, В. В. Романов, Г. В. Шепелева. ГОСИНТИ, ЛЬ 18—64—472.9,
М., 1964.
3.В. Е. Беляков С. В. Пушкина, А. К. Пронин, В. В. Романов, ФХММ, 6, ЛЬ 1. 1970.
4. В. С. Иванова, Со. Усталость (.металлов и сплавов, М., |
изд-во «Наука», 1971 „ |
стр. |
10. |
1963, p. 657. |
5. F. Е. |
Fajita. Fracture Solids. N.-Y.-London. Anterscience, |
Г. С. БОЛЬШАКОВА, С. А. БАЛЕЗИН, В. В. РОМАНОВ
В Л И Я Н И Е И Н Г И Б И Т О Р О В К О Р Р О З И И Н А К О Р Р О З И О Н Н У Ю
У С Т А Л О С Т Ь А Л Ю М И Н И Е В О Г О С П Л А В А Д - 1 6
Сил аз Д —16 исследовался в состоянии листового полуфабрика та толщиной 1 мм и имел следующий химический состав:
Элементы, Си |
Mg |
Мп |
Fe |
Si |
Cr |
А1 |
о/ |
|
|
|
|
|
|
/0 |
|
|
|
|
|
|
4 , 3 7 |
1 , 4 5 |
0 , 4 0 |
0 , 4 7 |
0 , 2 0 |
0 , 1 0 |
о с т . |
Форма образцов, подготовка их к испытаниям, методика корро зионных и коррозионно-усталостных испытаний описаны ранее в работе [1],
Методика определения основных характеристик циклической прочности описаны в работах [1,2].
Исследования проводили в растворе NaCI при концентрации хлор-ионов равной 0,1 г-иону/л со значением pH = 1 ; 7 и 12,7*pH устанавливается добавлением NaOH или НО.
Б кислой и нейтральной среде исследовались бихромат калия и нитрит натрия, которые являются эффективными ингибиторами коррозии металлов. Для исследования в щелочной среде были вы браны метасилнкат натрия и перманганат калия, существенно сни жающие скорость коррозии алюминия в щелочной среде.
Ингибиторы добавлялись в количестве 1%.
Обсуждаются результаты из 3—5 параллельных измерений для. базы N = 1• 106 циклов.
В табл. 1 представлены величина ингибиторного эффекта (ук), коэффициенты торможения полной потери прочности (уДа^цдр), по
тери прочности за счет чисто коррозионных поражений (дДсд^д-)) , потери прочности по механизму коррозионно-механических пораже
ний (уДзДцд') ) и коэффициента запаса прочности (yol^y) ). Коэф
фициенты торможения потери прочности определялись как отноше ние потери прочности сплава в растворе без ингибитора к потерипрочности в присутствии ингибитора.
Таб.шца /
Влияние К2СГ0О7 и NaNOo на скорость коррозии и основные характеристики
циклической прочности сплава Д-16 в растворе NaC!
|
ТТ ' |
|
p H |
Д о о а . в л я е м ы е |
7к |
)И1Н<Г'ИбИТО;рЫ |
|
|
1 |
К2Сго07 |
9,2 |
|
NaN02 |
2,9 |
/ |
К 2 С Г 2 О 7 |
8 , 0 |
|
N а Ж > 2 |
1 , 7 |
АП
•у Д о - щ у )
1 , 7 •■3.2 4 , 7 3 , 5
-;'Да1_1(Д)
1 7 , 0
1 6
2,*2
- 1 , 3
A KW
' / Д а - Щ у ) с г . ' - щ у )
1 |
. 1 - |
2, Г |
1 |
, 2 |
1 , 0 |
5,<> |
1 |
^ |
i |
, / |
7 , 6 |
|
|
Из приведенных в табл. 1 данных видно, что как бихромат ка лия, так и нитрит натрия более эффективно снижают полную поте рю прочности в нейтральном растворе, по сравнению с кислым. Причем, защитный эффект бихромата выше, чем нитрита.
Нетрудно заметить, что в растворе с pH = 7, в котором потеря прочности в коррозионной среде происходит главным образом за счет коррозионно-механических поражений, ингибиторы снижают полную потерюпрочности сплава, уменьшая преимущественно удельный вес коррозионно-механического фактора. Удельный вес фактора чисто коррозионных поражений в этом растворе в присут ствии бихромата калия снижается в 2,2 раза, в присутствии нитри та натрия увеличивается в 1,8 раза.
В растворе с pH = 1 имеет место иная картина. В этом случае ‘ингибитор коррозии уменьшает потерю прочности преимуществен но вследствие снижения удельного .веса чисто коррозионных пора жении, которые играют большую роль в полном уменьшении проч ности в этом растворе. Увеличение коэффициента запаса прочности в нейтральных растворах происходит примерно в одинаковой сте пени, как в присутствии бихромата калия, так и в присутствии ни трита натрия. В кислой среде в присутствии бихромата он увеличи вается несколько больше, чем в .присутствии нитрита натрия.
Большая эффективность бихромата калия по сравнению с нит ритом натрия, вероятно, может быть связана с образованием на поверхности сплава в присутствии бихромата более плотных за щитных пленок, которые успевают восстанавливаться в процессе развития коррозионно-усталостных трещин [3, 4].
Более существенное снижение изучаемыми ингибиторами пол ной потери прочности по коррозионно-механическому механизму в нейтральном растворе можно объяснить большей эффективностью специфических коррозионных пар в кислом растворе по сравнению с нейтральным.
Снижение потери прочности по механизму чисто коррозионных поражений, напротив, больше в кислых растворах, чем в нейтраль ных, в то время как коррозию изучаемые ингибиторы тормозят как в кислой, так и в нейтральной среде примерно в одинаковой сте пени.
Последние данные еще раз свидетельствуют о том, что отсутст вует прямая связь между скоростью коррозионно-усталостных раз рушений и кинетикой коррозии сплава. В рассматриваемом случае ее определяет характер коррозионных поражений.
Результаты исследования влияния метасиликата и пермангана та в щелочной среде на коррозионную усталость приведены на рис. 1. Из кривых (1, 4, 5) видно, что в присутствии 1% метасиликата, проявляется упрочняющий эффект напряжений, то есть предвари тельная выдержка образцов в указанных растворах на выбранной базе испытаний уменьшает прочность (по сравнению с прочностью исходных образцов) на воздухе больше, чем при испытании в растворах.
В отсутствие Na2Si03 упрочняющий эффект напряжений прояв ляется только при больших нагрузках (кривые 2, 3). В присутствии перманганата потеря прочности сплава значительно снижается, но упрочняющий эффект напряжений в этом случае не проявляется и образцы, подвергнутые усталостным испытаниям как в растворе, так и на воздухе после предварительной выдержки в растворе, име ют примерно одинаковую прочность (кривые б, 7). Коэффициент запаса прочности в присутствии перманганата увеличивается не-
~ l |
i T “i |
Г Т 1 ----------------- |
|
1-------- |
1 1 |
lt |
6 |
t j 6 f |
2 |
|
4 |
r* ~ l— f |
H I --------------------------------- |
|
v ' |
6 |
Z [ 0 e |
2 |
Рис. 1. Кривые циклическом прочности алю миниевого сплава Д-16:
/ —на воздухе; 2—0,1 н NaCl [pH = 12,7]; 3—на воз духе после предварительной выдержки в растворе
0,1 н |
NaCl |
ГрН=12,7]; |
4—в |
растворе |
0,1 |
н |
NaCl + 1% |
Na2Si03 |
[рН=12,7]; 5—на воздухе после |
предварительной |
выдержки в |
растворе |
0,1 |
н |
NaCl-fl% |
Na2 |
S i0 3 |
[pH=12,7j; 6—в растворе 0,1 н |
NaCi+1% |
К М 1 1 О 4 ; |
7—на |
воздухе |
после |
предвари |
тельной |
выдержки |
в |
растворе |
0,1 н |
NaCl-bl% |
|
|
|
|
KMnG4 |
|
|
|
|
сколько меньше, чем з присутствии метасилнката натрия ло срав нению с пепнгнбпрованнымн растворам]!.
Механизм упрочняющего эффекта напряжений для металлов' пока не достаточно ясен, но, по всей вероятности, он аналогичен ранее открытому упрочняющему эффекту, который был получен при перенесении условий измерения прочности кристаллов соли из атмосферы воздуха в воду (эффект академика Иоффе). Сущест венное увеличение характеристик прочности соли в воде связывается
срастворением участков, имеющих поверхностные дефекты.
Вы в о д ы
1.Ингибиторы коррозии металлов-бпхромат калия и нитрит натрия — существенно снижают потерю прочности металлов в ней тральной и кислой среде.
2.Между скоростью коррозионно-усталостных разрушений и ки нетикой коррозии отсутствует прямая связь. Скорость коррозионно усталостных разрушений определяется, по-видимому, характером коррозионных поражений.
3.В щелочной среде в присутствии метасилнката натрия прояв ляется упрочняющий эффект напряжений.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Беляков В. Е., Пушкина С. В., Прокин И. И., Романов В. В ФХММ, 6, № Г„
48(1970).
2.Романов В. В., «Влияние 'коррозионной среды на циклическую прочность ме таллов». Изд. «Наука», М., 1969, стр. 12.
3.Батов Л. И., ФХММ, 6, № 3, 18 (1970).
4.Иарушевич Н. И., Балезин С. А., Романов В. В., «Ингибиторы коррозии ме таллов». Изд. М'ГПИ им. В. И. Ленина, М., 1962. стр. 183.
И. Г. КЛЮЧНИКОВ, В. С. ДУХАНИН
ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ ОКИСЛЕНИЯ ЩАВЕЛЕВОЙ КИСЛОТЫ ПЕРМАНГАНАТОМ КАЛИЯ ПОСЛЕ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ИХ РАСТВОРОВ
Вопрос о влиянии магнитных полей па кинетику химических процессов является недостаточно изученным и в настоящее время
носит дискуссионный характер [1].
С. С. Батнагар, К. Н. Мазур и П. Л. Капур [2] на основе нзучекия ряда химических реакций в магнитном поле вывели эмпириче ское правило: если сумма молекулярных магнитных восприимчиво
