 |
Влияние металла покрытия на механические свойства стали ЗОХГСА
|
|
|
|
Влияние металла покрытия на механические свойства стали ЗОХГСА
(σ в - 1200 МПа, δ = 12, 7 %, ψ = 62, 2 %) при различных температурах
| Металл покрытия | Предел прочности σ в/σ в исх | Относительное удлинение δ /δ исх | Относительное су жение ψ / ψ исх | ||||||
| Температура, °С | |||||||||
| Без покрытия | 1, 0 | 1, 0 | 1, 0 | 1, 0 | 0, 85 | 1, 25 | 1, 0 | 0, 84 | 1, 03 |
| Олово (Sn) | 1, 0 | 0, 8 | 0, 20 | 0, 74 | 0, 21 | - | 0, 72 | 0, 13 | - |
| 70 % Sn + 30 % Pb | 1, 0 | 0, 87 | - | 1, 0 | 0, 29 | - | 0, 96 | 0, 14 | - |
| 70 % Sn + 30 % Pb | 1, 0 | 0, 9 | - | 0, 93 | 0, 21 | - | 0, 94 | 0, 19 | - |
| Свинец (Pb) | 1, 0 | - | 0, 82 | 0, 9 | - | 0, 19 | 0, 74 | - | 0, 1 |
| Кадмий | 1, 0 | - | 0, 72 | 1, 0 | - | 0, 13 | 1, 0 | - | 0, 07 |
почти полной потере пластичности (снижение на 93 %).
Увеличение температуры расплава значительно усиливает эффект снижения прочности и пластичности стали. Повышение температуры стали ЗОХГСА, покрытой оловом, до 400 °С вызывает не только полную потерю пластичности, но и катастрофическое снижение предела прочности, который составляет примерно 20 % от предела прочности непокрытой стали. Подобное снижение прочности и пластичности стали под действием металлических расплавов следует отнести за счет адсорбционных эффектов, т. е. за счет снижения уровня поверхностной энергии стали при ее смачивании металлическим расплавом и за счет адсорбционно-расклинивающего эффекта Ребиндера, которые практически независимы от времени. Подтверждением этого является то, что двадцатикратное увеличение времени пребывания стальных образцов в жидком олове и кадмии не оказало влияния на изменение механических характеристик. Для диффузионного воздействия необходимо не только время, но соответствующее развитие дефектов в стали, через которые эти расплавы проникли бы путем адсорбционной миграции на достаточную глубину, а затем разупрочнили бы сталь диффузионным внедрением.
|
|
|
Ярким подтверждением существенного снижения прочности стали при адсорбции на ее поверхности расплава олова является отмеченный в литературе случай излома шейки вала центробежного насоса при оплавлении сопряженного с ней баббитового вкладыша подшипника из-за отсутствия смазки. Одной из составляющих баббитового сплава является олово.
Значительное снижение сопротивления усталости конструкционных материалов происходит при адсорбционном взаимодействии с жидкой средой. При снятии нагрузки происходит так называемое адсорбционное последействие среды, т. е. ее молекулы мешают трещине сомкнуться и лишь постепенно выжимаются из нее, оказывая расклинивающий эффект, что облегчает разрушение материала изделия при новом цикле нагружения.
Адсорбционная усталость связана с термодинамически неизбежным понижением поверхностной энергии металла и адсорбционно-расклинивающим эффектом Ребиндера внутри дефектов. Адсорбционная усталость наблюдается в определенной области механических режимов нагружения при циклическом действии растягивающих напряжений в зоне сравнительно невысоких частот. Причем снижение предела выносливости не зависит
Рис. 3. Кривые усталости стали 20Н2М в коррозионно-активной и адсорбционно-активной среде:
1 - на воздухе; 2 - в адсорбционно-активном масле; 3 - в воде
ни от времени пребыва-ния циклически нагруженного металла в среде, ни от числа циклов.
Кривая адсорбционной усталости по виду аналогична кривой усталости в неактивной среде, на воздухе. Однако она располагается на 5-20% ниже по ординате, например, в среде смазочного масла, содержащего ПАВ (рис. 3).
Для проявления адсорбционного эффекта снижения предела выносливости стали нужна очень малая концентрация ПАВ в неактивных разбавителях. Снижение предела выносливости стали под влиянием ПАВ зависит от свойств и концентрации растворенных ПАВ. Установлено, что при адсорбции ПАВ из неполярных углеводородных растворителей (масло) снижение предела выносливости меньше, чем при адсорбции из полярных растворителей. В табл. 4 приведены данные о влиянии активированных смазочных масел на предел выносливости конструкционных сталей.
|
|
|
Таблица 4
Влияние активированных смазочных масел на относительное изменение предела выносливости конструкционных сталей
| Структура стали марки 40Х | Вазелиновое масло | Активированное вазелиновое масло | Масло МС | Активированное масло МС |
| Перлит + феррит Сорбит Троостит Мартенсит | 1, 0 1, 0 - | - 0, 94 - | 0, 92 - - - | 0, 81 0, 80 0, 88 0, 87 |
Значительное влияние на сопротивление материалов усталости оказывает абсорбционное взаимодействие со средой, заключающееся в поглощении среды объемом материала. При этом усталость проявляется не только при циклических, но и статических нагрузках. У металлов, например, наблюдается статическая (водородная) усталость.
Рис. 4. Кривые статической усталости различных сталей в сероводородсодержащей водной среде:
1 - сталь 20Н2М; 2 - сталь 40; 3 - сталь 65
На рис. 4 приведены кривые статической (водородной) усталости различных сталей в сероводородсодержащей водной среде.
|
|
|
