Файл: Ингибиторы коррозии металлов сборник трудов..pdf

Ранее Эвансом было обнаружено повышение долговечности чу­ гуна при смазке его маслом МС, активированным добавкой 2% олеиновой кислоты [2]. В то же время имеются данные о том, что дуралюмпн в аналогичных условиях заметно снижает свою долго­ вечность [3]. Поэтому представлялось необходимым эксперимен­ тально проверить долговечность стали в условиях циклического на­ гружения в масляных средах в присутствии антикоррозионных при­ садок.

В предлагаемой статье приводятся результаты эксперименталь­ ных исследований сопротивления коррозионной усталости стальной ленты 65Г, термообработанной и упрочненной нагартовкой. Исход­

коррозии. Лента в виде консоли подвергалась симметричному из­ гибу с заданной стрелой прогиба на специально созданных испыта­ тельных установках с двумя частотами деформирования (24 и 110 циклов в минуту) в условиях обильного смачивания или полного

.погружения в масляную среду. Одновременно в установке испыты­ валось до 80 образцов в 3-х различных средах, что обеспечивало одинаковые условия деформирования при различных заданных про­ гибах и средах. Лента испытывалась как в состоянии поставки, так п очищения от следов коррозии. Очистка ленты осуществлялась не­ сколькими методами: травлением в серной кислоте в присутствии ингибиторов, сухой пескоструйной обдувкой и выдержкой при тем­ пературе 200—250°С в восстановительной среде (N2 и Н2) в тече­ ние одиннадцати часов с последующей протиркой войлочными кру­ гами.

Испытаниями при однократном нагружении было установлено, что предел прочности травленой ленты понижается на 20—25%. Можно предположить, что снижение прочности вызывается наводороживанием металла ленты. Пескоструйная очистка создает на поверхности многочисленные царапины глубиной до 40—45 мкм ко­ торые могут явиться источником зарождения усталостных трещин, хотя снижения кратковременной прочности, также как и при высо­ котемпературной очистке, не наблюдалось.

Испытания ленты на циклическое деформирование осуществля­ лось на воздухе, в индустриальном масле 45С с кислотным числом 0,07 (в мг КОН на 1 г масла), и в том же масле, содержащем 10% ингибитора МСДА. Результаты экспериментов при частоте дефор­ мирования 24 ц/мин представлены на рис. 1 в виде кривых устало­ сти в логарифмических осях координат числа циклов нагружения до разрушения и амплитуды стрелы прогиба образца ленты при длине консоли 51 мм. Каждая экспериментальная точка графика получена по 16 образцам путем статистического осреднения. Кри-

231

вые усталости в пределах исследования с хорошим приближением изображаются прямыми линиями и аппроксимируются степенной зависимостью между числом циклов до разрушения и стрелой про­ гиба

где K f и а — некоторые постоянные коэффициенты для данного ма­

териала и геометрии образца, определяемые опытным путем. Если предположить, что напряжение прямо пропорционально’

стреле прогиба /а , то (1) можно представить в виде

N = К?

где Kz и а уже не зависят от геометрии образца. При этом сле­ дует учитывать, что гг — амплитуда напряжений в процессе цик­ лического нагружения изменяется, и линейная зависимость между за и / а нарушается. Поэтому долговечность ленты по (2) опреде­ ляется с меньшей точностью.

Эксперименты показали, что долговечность стальной неочищен­ ной от продуктов коррозии ленты при периодическом обильном смазывании индустриальным маслом 45С повышается на 20—25% по сравнению с долговечностью той же ленты па воздухе. Такое же увеличение долговечности ленты наблюдалось при полном погруже­ нии образцов в масло и частоте нагружения 110 ц/мпн в условиях симметричного деформирования изгибом (рис. 1),

Добавка к маслу 45-С ингибитора МСДА в количестве 10% во всех исследованных условиях (частоты 24 п ПО ц/мин, обильное смазывание и полное погружение образцов в масло) не вызвала заметного изменения долговечности ленты по сравнению с чистой масляной средой.

Исследование характера усталостных трещин и их развития в; процессе нагружения с помощью микроскопа показало, что источ­ ником образования трещин является, главным образом, кромка ленты, имеющая неровности и, соответственно, меньший класс чис­ тоты по сравнению с поверхностью широкой стороны ленты. В про­ цессе развития первоначальной трещины и снижения концентрации напряжений появлялась серия усталостных трещин и на широкой стороне ленты. Расстояние между трещинами по длине ленты до­ стигало 2—3 мм. Такой характер развития усталостных трещин приводил к неровному (с уступами) излому стальной ленты. Кон­ центрация напряжений на кромках ленты настолько значительна, что искусственно созданные неглубокие царапины па широкой сто­ роне ленты оказывали меньшее влияние на долговечность ленты, чем неровности на кромках.

Испытания, проведенные при симметричном изгибе пакетов из нескольких параллельно уложенных плотно друг к другу полос

232

Качество материалов определяется не только средним значе- -иием той или иной механической характеристики, но так же ее грассеиванием. Известно, что окружающие среды могут воздейство­ вать как на средние значения характеристик материала, так и на их рассеивание. Поэтому результаты описанных выше эксперимен­ тов подвергались статистической обработке с целью выявления влияния масла на рассеивание числа циклов нагружения до разру­ шения. Число циклов до разрушения при усталостных испытаниях, как известно [4], хорошо согласуется с логарифмически нормаль­ ным законом распределения случайной величины. Используя лога­ рифмически нормальную вероятностную бумагу, нами построены графики эмпирических функций распределения N в воздухе и мас­ ле (рис. 2).

Рис. 2. Графики эмпирической функции распределения числа циклов до разру­ шения ленты 65Г при fa = 68 мм.

О — на воздухе, ф — в .масле. ‘МО ц/мин.

Из этих графиков видно, что в масляной среде повышение дол­ говечности стальной ленты 65Г не сопровождается заметным уве­ личением рассеивания числа циклов до разрушения.

Таким образом, масло 45С и ингибитор МСДА не оказывают отрицательного влияния на сопротивление стальной ленты 65Г переменному нагружению. Ингибитор МСДА может быть рекомен­ дован в качестве антикоррозионной присадки к маслам для за­ щиты стальной ленты 65Г, работающей в условиях циклического нагружения.

2 3 4

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Г. В. Карпенко. «Адсарбдионио-элект;рохи,М1И,чеокая гипотеза коррозии под на­

пряжением». ФХММ, 1972, № 6, стр. 34—38.

2.U. R. Evans. Sympos. on Nnternal Stresses in Metals and Alloys, London, 1948.

3.Г. Г. Максимович, Ф. П. Янчишин, Г. В. Карпенко. Вопросы машиноведения

ипрочности в машиностроении, вын. 7. Киев, изд-во АН УССР, 1961, стр. 82

4.Н. В. Смирнов, И. В. Дунин-Барковский. «Курс теории вероятностей и мате­ матической статистики», М., 1969.

235

237