Файл: Немкевич, А. С. Конструирование и расчет печатающих механизмов-1.pdf

i a ,A /c M ? - 10~4

объяснение полученных данных недостаточно и противоречиво. Поскольку пластические сдвиги и рост ступенек скольжения идут вдоль плотноупакованных кристаллографических плоскостей с низкими индексами, нет оснований связывать ускорение реак­ ции растворения с обнажением большого числа активных плос­ костей с более высокими индексами.

Дальнейшее изучение [57 ] механохимического растворения различных металлов (Fe, Mo, Си, Ni) при непрерывном растяже­ нии с различной постоянной скоростью при контролируемом потенциале вблизи потенциала коррозии показало, что сила тока с увеличением степени и скорости деформации нарастает. В слу­ чае железа и молибдена механохимический эффект был значи­ тельно более высоким, чем у меди и никеля, и, кроме того, в слу­ чае молибдена наблюдался переход тока через максимум (не получивший удовлетворительного объяснения).

Теоретическая интерпретация [57] основана на концепции короткоживущих «активных центров» — кристаллографических плоскостей с высоким индексом (т. е. с менее плотной упаковкой атомов и потому более химически активных по сравнению с плос­ костями низкого индекса). Такие плоскости образуются на поверх­ ности образца в процессе пластической деформации пру выходе ступенек скольжения. «Время жизни» активных мест опредёляется встречным процессом их коррозионного растворения с последую­ щим переходом в более плотноупакованные плоскости низкого индекса. Кромки или ребра ступенек скольжения также рассмат­

70

площади в течение времени жизни приведет к линейному умень­ шению силы анодного тока данного центра:

Образование новых «активных центров» под влиянием непре­ рывной пластической деформации со скоростью п центров на еди­

ницу площади поверхности за единицу времени позволяет под­ держивать плотность анодного тока в момент t от начала дефор­

в итоге определение констант выполнено путем подгонки к экспе­ риментальным данным. Вместе с тем подобная степенная зависи­ мость позволяет удовлетворительно подобрать константы для любых экспериментальных данных, изображаемых монотонной кривой (метод наименьших квадратов), и потому не может слу­ жить доказательством справедливости исходных предпосылок. Несостоятельность концепции короткоживущих активных цен­ тров видна из сопоставления многочисленных экспериментальных данных для статического (ступенчатого) и динамического (непре­ рывного) нагружения металла в активном состоянии — размер механохимического эффекта оказывается одного порядка вели­ чины.

В свете развитой выше теории нет необходимости искать при­ чину механохимического эффекта в увеличении числа «активных мест» на поверхности твердого тела (как это делают Бокрис и Хор [49,58]), так как главное— их качество, т. е. локальное увеличение стандартного химического потенциала вещества. Тер­ модинамическая активность (или концентрация активных атомов) металла при этом может оставаться без изменений или даже не­ сколько уменьшаться: при достаточно высокой степени дефор­ мации механохимическое поведение металла определяется ло­ кальными процессами в ограниченном числе мест (эффект не­ линейной концентрации механохимической активности), как это подтверждается импедансными измерениями (гл.ГУ).

В нейтральных электролитах стационарный потенциал элект­ рода из армко-железа весьма чувствителен к проявлению механо­ химического эффекта. На рис. 12 приведена зависимость разблагораживания стационарного потенциала отожженного (при 920° С в вакууме) армко-железа электроннолучевого переплава от степени деформации (скорость деформации 0,002 с -1). Потен-

71

циал измеряли относительно хлорсеребряного электрода в элект­ ролите 3%-ного NaCl. Величина разблагораживания потенциала достигла 60 мВ при Дт = 250 МН/м2 (25 кгс/мм2). Следующее за максимумом уменьшение эффекта соответствует стадии III де­ формационного упрочнения, а дальнейшее увеличение Дер выз­ вано вторичным упрочнением металла при образовании шейки перед разрушением вследствие роста скорости ее деформации при неизмененной скорости удлинения образца (капилляр электрода сравнения находился вблизи места образования шейки). Из соот­

ношения Дсрст *=* Дер0 = tikx/aR'T находим соответствующую ве­

личину /г = 6-^-7, что отвечает данным электронномикроскопи­ ческого анализа (см. выше).

Влияние напряжений на скорость коррозии в 7-н. растворе серной кислоты и скорости деформации на анодное растворение в этом же электролите изучали на проволочных образцах низко­ углеродистой стали Св-08 (диаметром 2 мм), предварительно отож­ женных в вакууме (при 920° С). Методика была описана выше. Параллельно определяли потери массы на аналогичных образцах, предварительно деформированных до заданного уровня.

Установлена (рис. 13, стр. 73) связь между анодным током растворения, уменьшением потенциала и потерей массы металла для характерных участков кривой растяжения в области упругой (точка 2) и пластической (точки 3, 4, 5) деформаций. Это под­

тверждает возможность прогнозирования скорости коррозии де­ формированного металла по данным экспрессного определения величины механохимического эффекта в динамическом режиме нагружения.

.Обнаружена также линейная зависимость приращения анод­ ного тока от скорости деформации для каждого значения дефор­ мации на стадии деформационного упрочнения (рис. 14).

72

Рис. 13. Механохнмнческая коррозия малоуглеродистой стали в 7-н. растворе H2S04: а — кривая растяжения со скоростью 37,5%/мнн (/, 2, 3, 4, 5 — уровни нагружения, на которых определялись по­ тери массы AG за 50 ч при 40° С); £ — плотность тока растворения; Дф — уменьшение стационарного электродного потенциала

Сопоставление электрохимического поведения нагартованного и отожженного железа (или стали) в растворе соляной кислоты (насыщенной кислородом и не содержащей кислорода) позволило установить отличие между свойствами металла в двух указанных состояниях: «идеальная» анодная поляризационная кривая нагар­

73

предпочтительного растворения. Поскольку при ступенчатой пластической деформации про­

волоки кручением существенно изменяется микрорельеф поверх­ ности, для получения более достоверных поляризационных ха­ рактеристик было проведено исследование [2, 61 ] массивных образцов из стали 20. Образцы подвергали деформации одноос­ ным растяжением в режиме статического нагружения. Электро­ литом служили растворы серной и соляной кислот.

Рабочую поверхность цилиндрических образцов (диаметр 4 мм, длина выделенной рабочей части 10 мм) из отожженной в вакууме (950° С, 2 ч) стали 20 подготовляли так, чтобы было исключено влияние предшествующей механической обработки. В электро­ химическую ячейку образцы устанавливали на машине и дефор­ мировали ступенями. На каждой ступени деформации снимали поляризационные кривые в гальваностатическом режиме.

Как видно из поляризационных диаграмм (рис. 15, 16), пла­ стическая деформация облегчает анодную и катодную реакции, при этом величина сдви­ га для анодной кривой больше, чем для катод­ ной (см. гл.1'У).

Величину разблагораживания стандартно­ го потенциала для об­ разца оценим по форму­

(потенциалы даны по 2 -н. ртутно-сульфатному электроду)

74