<<
>>

5.5.4. Характеристики коррозионной трещиностойкости сталей


Приведенные в п. 5.5.3 данные определенно указывают на отсутствие жесткой связи уровня прочности стали с характеристиками коррозионно-механической трещиностойкости. Такая тенденция существует: с ростом предела прочности (предела текучести) пороговое напряжение и коррозионно-механическая трещиностойкость снижается только в том случае, когда сохраняется один и тот же механизм коррозионного растрескивания.
Такая ситуация представлена на примере ряда сталей, созданных путем легирования среднеуглеродистой стали 40:



Повышение предела прочности цилиндрических образцов с V- образным надрезом (коэффициент концентрации К, = 2,75) о" от 1,66 ГПа для стали 40 до 2,1 ГПа для стали 40ХФА (0,18% V) приводит к снижению значений К,ясс от 46,8 до 9,7 МПа • Vm .
Однако описанные в п. 5.5.3 исследования обнаруживают связь характеристик трещиностойкости ип и 7Tlscc с появлением в изломе в зонах 1 и 2 межкристаллитного разрушения. В условиях наво- дороживания происходит ослабление когезивной прочности границ кристаллитов. Уменьшая силы межатомного взаимодействия в поверхностном слое толщиной в несколько десятков межатомных расстояний, водород снижает сопротивление металла действию нормальных напряжений [194]. Тогда при распространении хрупкой микротрещины по телу кристаллита (размером Ах = с?ф) возможно ее дальнейшее продвижение по ослабленным границам кристаллитов (размером йфм). Имеется в виду возникновение ситуации, схожей с ослаблением границ кристаллитов при тепловой хрупкости. Не повторяя проделанных в гл. 4 выкладок, отметим, что оп связано с размером элементарной

хрупкой микротрещины Лх = йф (1 + ?,-fM) соотношением, сходным с выражением (4.2).
(5.6)
где Kt - коэффициент концентрации напряжений у основания надреза.
Использование значений оп для связи с Ах основано на том, что оп обусловливает достижение уровня максимальных нормальных напряжений Ojmax у вершины надреза. Принимается, что разрушение происходит при достижении разрушающего напряжения oF = Ojmax. Величина Ojmax у вершины надреза, когда нет локальной текучести (Ojnlax lt; Oj), определяется величиной              где              Kt              - коэффициент кон
центрации напряжений [195]. Следовательно, при испытании образцов одного размера с постоянной геометрией надреза о,™551 = f(oH). Развитие зон локальной пластической деформации у вершины надреза несколько изменит зависимость c7jmex = f(oH), сохраняя, однако, зависимость Ojmax от размера (диаметра) образца и геометрии надреза.
В общем случае величина fM (частота проскоков трещины по границам кристаллитов) зависит не только от наличия адсорбированного водорода по границам кристаллитов, но и от степени сегрегации фосфора и его химических аналогов по границам этих кристаллитов. С учетом этого обстоятельства становится понятной склонность к межкристаллитному разрушению в условиях коррозионного растрескивания под напряжением сталей с повышенным содержанием фосфора [182, 191, 192].
Как видно из (5.6), при              fM              ,              для сталей с близкими
значениями с1ф величина оп ~              +              ¦              Полагая              ?              =              1,              имеем
оп « ^(1-/л)/(1+/л). На рис. 5.79 по данным [182, 191, 192, 196] представлена связь оп с Vlt;w„)/a+4) для сталей с 0,2-0,4% С. Несмотря на рассеяние экспериментальных значений, для оп lt; 1000 МПа на- блюдается тенденция к существованию линейной зависимости вида О.- №-Ш1+Ь).
По аналогии с (3.10) имеем следующее уравнение для оценки значения Кисс (при Хв « Хх)


нейной зависимости вида Klscc (при этом принимается, что Pj = const). На рис. 5.80 представлена зависимость KUcc от д/l- для конструкционных сталей, содержащих - 0,4% С (типа 40Х, 40ХФ, 40ХС, 40X2) и 0,2% С (типа 20ХСМ, 20ХСМТР, 20Х2НМФ, 20Х2НМТРБ), испытанных на коррозионное растрескивание под напряжением в среде с pH = 2,2 (3% -ном NaCl с подкислением НС1) [174]. Эта зависимость вы-

является вплоть до Klscc lt; 30 МПа * л/м. Для стали с - 0,2% С коэффициент линейной корреляции R = 0,89, а критерий Стьюдента Т = 3,83. Для сталей с - 0,4% С - R = 0,84, Т = 3,68. При Кисс gt; 30 МПа • л/м трещина на стадии стабильного роста развивается преимущественно по вязкому ямочному микромеханизму (доля ямочного разрушения /я gt; 50%). Последнее вызывает отклонение от линейной зависимости вида (5.7).
Углы наклона участка линейной зависимости Klscc - -Jl — fM для исследованных сталей с разными содержаниями углерода близки (см. рис. 5.80). Стали обеих групп имеют одинаковую структуру (тро- остит отпуска). 
<< | >>
Источник: Горицкий В.М. Диагностика металлов. 2004

Еще по теме 5.5.4. Характеристики коррозионной трещиностойкости сталей:

  1. Методы оценки характеристик трещиностойкости
  2. Характеристики трещиностойкости
  3. Межкристаллитная коррозия аустенитных нержавеющих сталей
  4. ГЛАВА3.КОРРОЗИОННЫЕ СРЕДЫ
  5. Коррозионно-усталостное разрушение (растрескивание)
  6. Коррозионное растрескивание под напряжением
  7. Глава 2 УСКОРЕННЫЕ МЕТОДЫ КОРРОЗИОННЫХ ИСПЫТАНИИ МЕТАЛЛОВ
  8. Электрохимические методы ? коррозионных испытаний
  9. Влияние состава стали на склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением
  10. Раздел I ОСНОВЫ ТЕОРИИ КОРРОЗИИ И МЕТОДЫ УСКОРЕННЫХ КОРРОЗИОННЫХ ИСПЫТАНИИ МЕТАЛЛОВ