Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Похмурский, В. И. Коррозионно-усталостная прочность сталей и методы ее повышения

.pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
14.86 Mб
Скачать

Диффузионное меднение при толщине слоя около 0,2 мм сни­

жает

предел

усталостной прочности гладких образцов с 25,5

до

22,5

кГ/мм2.

Заметное снижение предела усталости вызвано,

по-

видимому, спецификой строения слоя, приводящего к возникно­ вению большого количества структурных концентраторов напря­ жений в виде глубоких включений меди, а также значительно худшими механическими характеристиками диффундирующего элемента, вызывающими снижение прочности не только припо­ верхностного слоя, но и всей детали.

После меднения предел усталости образцов с концентраторами напряжений увеличивается на 15% за счет образования в зоне основного концентратора большого количества дополнительных структурных концентраторов напряжений, обусловленных весьма неравномерной диффузией меди в основной металл (преимуществен­ но по границам зерен). Эти дополнительные концентраторы являю­ тся разгружающими, они ослабляют действие основного концент­ ратора и несколько повышают выносливость.

Диффузионное меднение приводит к несущественному сниже­ нию условного предела коррозионной усталости и уменьшению времени до разрушения в области больших амплитуд напряжений . Анализ характера коррозионно-усталостного разрушения показал,

что через несплошности слоя меди на поверхности

коррозионная

среда проникает

к твердому раствору меди в железе,

что

приводит

к интенсивному

его разъеданию, образованию глубоких

раковин,

из которых берут свое начало коррозионно-усталостные трещины. Аналогичные д а ш ш е получены в [177] при испытании образцов из стали 45, подвергнутой гальваническому меднению. Коррозион- но-усталостная прочность стали в 3%-ном растворе NaCl после

меднения уменьшилась почти

в два раза .

4. Алитирование

 

Начало разработки

методов алитирования относится

к 1927—1930 г. Первые работы, посвященные алитированию, были выполнены Н . А. Минкевичем [122], Н . В. Агеевым, О. И. Вером [24], Ф. Г. Никоновым [130] и другими исследователями.

Алитирование до недавнего времени использовалось, главным образом, для повышения жаростойкости иизкоуглеродистых ста­ лей, а также в отдельных случаях среднеуглеродистых сталей и чугунов. В последнее время алитированию подвергают жаропрочные и окалиностойкие сплавы, а также применяют алитирование как метод защиты деталей от коррозии. Обзор по алитированию и его влиянию на некоторые свойства металлов приведены в монографиях [35, 82, 121,167].

В связи с тем что данных о влиянии алитирования на усталост­ ную и коррозионно-усталостную прочность имеется весьма огра­ ниченное количество, в работах [49,50] проведено изучение влия­ ния алитирования по различным режимам на выносливость угле-

144

родистых сталей в воздухе и коррозионной

среде. Эксперименты

проводились на образцах диаметром 8—10 мм при чистом

изгибе.

Было установлено [82], что алитирование в

порошковых

смесях

по режиму, обеспечивающему получение толщины диффузионного

слоя 0,2 мм, снижает

предел

усталости

среднеуглеродистой

ста­

ли

на 35—40%. Уменьшение

толщины слоя до 0,1 мм

приводит

к снижению предела усталости до

 

 

 

 

 

 

 

25—30% (рис. 72). Образцы

 

стали

 

 

 

 

 

 

 

45 с толщиной диффузионного

слоя

 

 

 

 

 

 

 

около 0,045 мм имеют предел

 

уста­

 

 

 

 

 

 

 

лости почти такой же, как образцы

 

 

 

 

 

 

 

без покрытия. Д л я

исследованных

 

 

 

 

 

 

 

режимов

корреляция

наблюдается

24

 

3

i и*-

 

также между пределом

усталости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и микротвердостыо

алитированно-

20

 

 

 

 

 

 

го слоя: с увеличением

 

микротвер­

V

 

т

 

 

 

дости прочность снижается.

 

Отри­

 

 

 

 

 

 

 

цательное

влияние

алитирования

16

 

 

 

 

 

 

на

усталостную

прочность

можно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

объяснить

высокой

хрупкостью

 

 

 

 

 

 

 

диффузионного

слоя за счет

высо­

12

 

 

 

 

 

 

кого содержания алюминия в нем.

 

 

 

 

 

 

 

 

Предел

усталости

стали

 

45 с

 

 

 

 

\ / / / /

концентратором н а п р я ж е н и й после

 

 

 

 

 

 

 

алитирования,

обеспечивающего

 

 

 

 

 

 

 

толщину

 

диффузионного

 

слоя

0,1

0,5 7

 

5. 10

Ы,млн.

0,1

мм,

увеличивается

на

30%,

 

а при толщине

слоя

0,045 мм —

Рис. 72. Кривые

усталости в воз­

остается

на

уровне

выносливости

духе (13) и 3%-ном

 

растворе

образцов без покрытия. При

NaCl

( / — о б р а з ц о в

 

из

ста­

наличии концентраторов

напряже ­

ли 45:

 

 

 

 

 

ний

наблюдается инверсия

влия ­

1,1 — отожженные;

 

2, II

и S,

I I I ' —

ния

алитирования

на

выносли­

алитированные на

глубину

0,045 и

0,1 мм соответственно.

 

 

 

вость по сравнению с гладкими об­ разцами: с увеличением толщины диффузионного слоя и микро­

твердости повышается предел усталости (хотя двух режимов на­

сыщения явно

недостаточно

дл я таких

выводов). Это кажущееся

по сравнению

с гладкими

образцами

противоречие объясняется

значительной разницей в толщине диффузионного слоя на гладкой части образца и в зоне концентратора [164]. Согласно металлогра­ фическим исследованиям толщина слоя в области надреза пример­ но в 2,5 раза меньше, чем на гладкой части. Возможно, что тол­ щина диффузионного слоя, равная 35—40 мк, является оптималь­ ной для порошкового алитирования и обеспечивает наибольшую выносливость стали 45.

При алитировании жидкостным методом «альфин» отрицатель­ ного влияния покрытия на усталостную прочность стали не бы­ ло обнаружено [267]. Результаты проведенных испытаний на

Ю 3—1220

145

усталость образцов из углеродистой и нержавеющих сталей типа

304

и 410 с алюминиевым покрытием (жидкостной метод)

показали,

что

предел усталостной прочности для углеродистой стали типа

410

снижается на 10—15%

и несущественно влияет на усталостную

прочность стали типа

304

[237].

 

 

Условный предел

коррозионной усталости образцов

из стали

45 после алитирования в значительной степени зависит от толщи­ ны диффузионного слоя в исследованном интервале. При толщине слоя 0,1 мм условный предел коррозионной усталости увеличи­ вается в 1,4 раза, а ограниченная выносливость остается па уровне непокрытых образцов (см. рис. 72). С уменьшением толщины диф­ фузионного слоя до 0,45 мм условный предел коррозионной вы­ носливости возрастает в 2,6 раза. Время до разрушения в области высоких амплитуд нагружения увеличивается в 2—4 раза. Таким образом, при порошковом алитировании условный предел корро­

зионной

усталости

наибольший у

стали

с толщиной покрытия

0,045 мм в исследованном интервале

толщин. Значительное повы­

шение

коррозионной выносливости

после

алитирования

можно

объяснить высокой

коррозионной стойкостью слоя за счет

образо­

вания окисной пленки, а т а к ж е за счет некоторой пластичности диффузионного слоя, которая увеличивается с уменьшением тол­

щины слоя. Условный

предел

коррозионной

усталости

алити-

рованных

образцов

из

сталей 45 с концентратором

напряжений с

толщиной

покрытия 0,1 мм увеличивается

в 2,4 раза. С уменьше­

нием

толщины

диффузионного

слоя до 0,05 мм

условный предел

коррозионной

усталости

увеличивается

 

примерно

в

четыре

раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Термодиффузионное

алитирование

значительно

повышает

жа -

ро- и коррозионную стойкость изделий в горячих

сернистых

сре­

дах

[91 [.

Однако

широкое

внедрение

на

производстве

изделий

с этим покрытием тормозится

из-за

наличия

в

слое

поверхност­

ной

хрупкой

зоны. Эта зона имеет высокую

микротвердость

(до 600 кГ/мм2),

легко выкрашивается,

и

поэтому

слой

обладает

малой деформационной

способностью,

пониженной

усталостной

прочностью при испытании на воздухе и т. п.

 

 

 

 

 

Применение скоростного электронагрева при алитировании из

паст

позволило

получить слои без

хрупкой

зоны, с

пониженной

концентрацией алюминия, что значительно повысило пластические свойства и термостойкость алитированного слоя. Изменение строе­ ния и фазового состава слоя при использовании электронагрева должно оказать влияние на усталостную и коррозионно-усталост­

ную прочность стали. Проведенные [91 ] исследования

на образцах

диаметром 4 мм из стали Х5М (0,1% С;

4,42%

Сг; 0,57%

Мо)

показали, что алитирование

в порошкообразной

смеси, состоя­

щей из

88% FeAl (50 : 50) +

10% маршалита + 2 %

хлористого

аммония

при 1000 и 1100° С с выдержкой

1 и 1,5 ч в

случае

печ­

ного нагрева (приблизительно 0,1 град/сек)

обеспечило получение

алитированных слоев толщиной 0,1 и 0,2.мм соответственно.

 

146

Повышение скорости пагрева за счет применения

т. в. ч.

до

50 град!сек

и насыщении при 1050° С в течение 5 мин

привело

к

получению

диффузионного слоя толщиной 0,15—0,2 мм. Испыта­

ния показали, что алитирование как с медленным, так и с быстрым индукционным нагревом вызывает снижение предела усталости образцов соответственно на 36 и 27% (рис. 73).

Методы насыщения влияют па выносливость в коррозионной среде меньше, чем в воздухе, что обусловлено меньшими ампли­ тудами напряжений, меньшими деформациями диффузионного слоя, когда действие хрупкой составляющей слоя не проявляется .

При

больших амплитудах

напряже ­

см

 

 

 

 

 

 

ний долговечность образцов с тол­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щиной слоя 0,1 мм в 6—10 раз выше,

 

 

 

 

 

 

 

чем в образцах со слоем 0,2 мм.

 

 

 

 

 

 

 

Условный предел коррозионно-уста­

 

 

 

 

 

 

 

лостной прочности

т а к ж е несколько

 

 

 

 

 

 

 

больше у стали с меньшей толщиной

 

 

 

 

 

 

 

алитированного слоя. Условный пре­

 

 

 

 

 

 

 

дел

коррозионной

 

усталости

при

 

 

 

 

 

 

 

обоих видах алитирования увеличи­

 

 

 

 

 

 

 

вается в 1,3—1,5 раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л я предотвращения

 

образования

 

 

 

 

 

 

 

интерметаллидов

с высоким

содержа­

 

 

 

 

 

 

 

нием

 

алюминия можно

ограничивать

 

 

 

 

 

 

 

содержание

алюминия в реакционной

 

 

 

 

 

 

 

смеси,

что

легко

осуществить

при

 

0,1

 

0£ 1

5 10

Ы,млн.

насыщении из обмазок с заданным

 

 

Рис. 73. Кривые усталости об­

количеством

алюминия. В работе [82]

изучалось влияние

алитирования из

разцов из стали Х5М в воздухе

(13)

и 3%-ном растворе NaCl

шликера (1000 см'л

параксилола, 20 г

(I-III):

 

 

 

 

 

полистирола

кристаллического, 300 г

lf

I

— i

ложное

алитирование;

пудры

алюминиевой

ПАК-З) на вы­

2,

I I — алитирование на

глубину

0,1

мм;

3,

111 —- алитирование о

носливость

образцов

из

стали

45 в

индукционным нагревом на глуби­

воздухе и 3%-ном

 

растворе

NaCl

ну

0,15

мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

чистом

изгибе

их

с

вращением

Обмазку

наносили

на об-

разцы

два раза

с

промежуточной сушкой

в

вакуумном

шкафу.

Д л я

получения

диффузионного

слоя

образцы

с обмазкой

нагре­

вали

 

нри 900° С в течение

3—4 ч в

герметичном,

продуваемом

осушенным аргоном, контейнере. Концентрация алюминия в диф­ фузионном слое составляла 10—15%, а микротвердость — около 300 кГ/мм2. Механические характеристики стали после такого насыщения меняются несущественно. Высокая пластичность ак­ тивированного слоя оказала положительное влияние на вынос­ ливость образцов. В отличие от алитирования в порошках насы­ щение в шликере с образованием слоя толщиной около 0,075 мм

привело

к повышению

предела усталости образцов

из стали

45 с

25 до 29

кГ/мм2.

Условный предел коррозионной

усталости

уве­

личился

всего с

5 до 7

кГ/мм2.

 

 

10*

147

Жидкостное алитирование (покрытие детали методом погруже­ ния детали в расплав алюминия) приводит к образованию на дета­ л я х слоя, состоящего из чистого алюминия на поверхности и ин-

терметаллидного промежуточного слоя, возникающего в резуль­

тате

взаимодействия

расплавлен­

ного

алюминия

с

обрабатываемой

деталью. На углеродистых сталях

толщина

 

интерметаллидного

слоя

колеблется в зависимости от режи­

мов

алитирования

до

нескольких

десятков

 

и

даже

сотен

 

микрон.

Обладая

повышенной

хрупкостью,

интерметаллидный

 

слой

 

снижает

пластичность,

выносливость

и

неко­

торые

другие характеристики сталей

В работе

[3]

исследовалось

 

влияние

жидкостного

алитирования

 

на

вы­

носливость

углеродистых

сталей в

воздухе и 3%-ном растворе

NaCl.

Испытания

проводились

на

образцах

диаметром

 

5

мм

при

чистом

изгибе

их с вращением. Установлено, что

алитирование

снижает

выносливость

образцов в воздухе с 24 до 21

 

кГ/мм2

(рис. 74).

 

В

3%-ном

растворе

NaCl

10 N, млн. условный

 

предел

усталости

возрас­

Рис. 74. Кривые

усталости об­

тает с 3 до 16

кГ/мм2.

 

 

 

разцов из стали

45

в воздухе

Д л я

повышения

пластичности

(J—3) и 3%-ном растворе NaCl

слоя за

счет уменьшения

толщины

(I-JII):

 

 

 

 

 

 

интерметаллидной

зоны в

ванну с

1,1 — без покрытия;

2, 11 — i али­

тирование в ванне

из чистого алю­

расплавленным

алюминием

вводили

миния; В, I I I — алитирование

в

до 7%

кремния.

В

этом

случае

расплаве, содержащем 7% кремния.

 

 

 

 

толщина

интерметаллидного

слоя

уменьшилась при всех прочих равных условиях получения

по-

крытий с 0,02

до

0,005

мм.

 

 

 

 

 

 

 

Алитирование

в кремнесодержащей ванне

значительно

уве­

личило выносливость стали при циклической деформации ее в уп­ руго-пластической области и не оказало существенного влияния на выносливость среднеуглеродистой стали по сравнению с алитированием из чистого расплава алюминия.

Комплексное насыщение углеродистой стали алюминием и бо­ ром (бороалитирование) в зависимости от соотношения компонен­ тов в реакционной смеси может увеличивать условный предел кор­ розионно-усталостной прочности при базе 5 X 107 циклов нагру­ жения до 2,5 раза [82].

148

5. Цинкование

 

 

Диффузионное

цинкование — довольно

распростра­

ненный и эффективный

метод защиты деталей от

коррозии во

многих агрессивных средах. Из анализа данных, приведенных в

литературе,

следует, что диффузионное цинкование практически

не оказывает заметного влияния на механические свойства

стали,

определенные при одноосном

растяжении

кратковременно

дей­

ствующей

статической силой

[257]. Пр и

испытании образцов

диаметром 19 мм из стали

марок 40У

 

 

 

 

и 2 0 Х Н ,

цинкованных в порошковой

 

4

3

 

смеси,

разницы

в

пределах

проч­

 

/

/

 

ности,

 

а

также

в

относительном

10

 

 

 

удлинении

и сужении

между

цинко­

+1

 

 

 

26

 

 

 

ванными

и непокрытыми

образцами

 

 

 

I18

 

 

 

не обнаружено [20]. Горячее

цинко­

 

 

 

вание углеродистых сталей (содержа­

 

 

 

ние

углерода

 

от

0,43

до

0,73%) в

10

 

 

 

виде образцов диаметром 4 мм

также

6

 

N, млн.

а

 

существенно

не изменило

их

проч­

Рис. 75. Кривые коррозионной

ности

и

пластичности

при растяже­

усталости оцинкованных ста­

нии

[185].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лей в пластовой воде нефтяных

Горячее

 

цинкование

в

ванне

скважин

[82]:

 

20ХН;

расплавленного

цинка при

темпе­

1 — сталь

40У; 2 сталь

3 — сталь

15НМ; 4 — сталь 35Г2;

ратуре

 

400°

С

заметно

снизило

5 — сталь

40У без покрытия.

(до

20%)

предел

 

усталости

угле­

 

 

 

 

родистой проволоки в случае циклического

нагружения

[185 J.

Вероятно,

основная

причина этого эффекта — сравнительно

высо­

кая

хрупкость

диффузионного

слоя,

места разрушения

которого

являются эффективными концентраторами, снижающими усталост­

ную прочность. Если

образцы перед испытаниями

подвергались

коррозионному воздействию воды, условный предел

коррозионной

усталости непокрытой

стали снижается на 65— 70%,

а диффузион­

но циикованной стали — лишь на 30%, т. е. коррозионно-усталост­ ная прочность последней в два раза выше. Исследования показали, что цинковое покрытие толщиной 0,020—0,035 мм, наносимое на сталь диффузионным способом в порошковой смеси при темпера­ туре 380° С в течение 4 ч, существенно повышает коррозионноусталостную прочность стали. Перед испытаниями на усталость непокрытые и оцинкованные образцы из сталей 40У, 2 0 Х Н , 15НМ

и 35Г2 подвергали предварительной коррозии (без доступа

воз­

духа) в течение одного месяца в пластовой воде нефтяных

сква­

жин. Испытания на усталость с частотой нагружения 3000

об/мин

при базе 107 циклов показали (рис. 75), что условный предел

кор­

розионной усталости цинкованных образцов повышается на 35— 40% по сравнению с непокрытыми образцами. С увеличением вре­ мени испытаний (за счет уменьшения частоты нагружения до 45 цикл!мин) условный предел коррозионной усталости оцинкован-

149

ных сталей увеличился более чем в два раза. Результаты исследо­ ваний позволили применить диффузионное цинкование для за­ щиты насосных штанг, работающих в нефтяных скважинах с силь­ но коррозионной средой. Если обычные штанги через 1—3 месяца эксплуатации выходили из строя вследствие коррозионно-уста- лостного разрушения, то оцинкованные проработали более года [20 |. Коррозионно-усталостная прочность нормализованной и за­ тем цинкованной стали в 3%-ном водном растворе NaCl оказалась такой же, как у непокрытой стали на воздухе [120].

Влияние различных методов цинкования на усталостную и кор­

розионно-усталостную

прочность

углеродистых

сталей

исследова­

но в [177 |, где показано, что

при

базе 2 X 107 циклов в

распылен­

ном 3%-ном растворе

NaCl

как

цинкование

горячим

способом

(в расплаве), так и диффузионное цинкование (в порошках) обеспе­ чивают весьма надежное повышение коррозионно-усталостной прочности стали 50 в холоднотянутом и в нормализованном со­ стояниях. Условный предел коррозионной усталости составляет 93—100% предела усталости в воздухе. Толщина покрытия при

цинковании горячим и диффузионным способом составляла

соот­

ветственно 0,048 и 0,013

мм.

 

 

 

К а к

было

показано

выше, объемная

закалка

углеродистых

сталей

не дает

заметных

преимуществ при

работе

детали

в кор­

розионной среде, а при низком отпуске коррозионная выносли­ вость даже понижается. В работе [177] показано, что сочетание объемной закалки, и особенно закалки токами высокой частоты, с последующим цинкованием является весьма эффективным мето­ дом повышения коррозионной выносливости стальных изделий.

Г Л А В А VII

В Л И Я Н И Е Г А Л Ь В А Н И Ч Е С К И Х

П О К Р Ы Т И Й НА УСТАЛОСТНУЮ

ИКОРРОЗИОННО-УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ СТАЛЕЙ

Процесс электролитического нанесения покрытий на изделия из сталей и сплавов широко применяется в различных областях техники для повышения коррозионной стойкости, изно­ состойкости, изменения электрофизических и химических свойств деталей. Часто гальваническое осаждение металлов используется и в декоративных целях.

Существуют методы получения покрытий из алюминия, хрома, железа, кобальта, никеля, меди, цинка, палладия, кадмия, индия, свинца, олова, висмута, серебра, золота, платины и других метал­ лов. Разработаны методы нанесения комплексных и многослойных

покрытий. Д л я управления

свойствами

конструкционных

мате­

риалов чаще всего используют покрытия

из

хрома, никеля,

кад­

мия, цинка, олова и т. д.,

для улучшения

сцепления покрытия

с основным металлом используют слой меди, которая может нано­ ситься и как самостоятельное покрытие.

1.Хромирование

Вработе [177 ] показано, что выносливость среднеугле-

родистой стали снижается гальваническими покрытиями в воздухе

хромом

и никелем на 20—35%, медью — на 15%, кадмием — на

10%. В

случае

покрытия цинком выносливость стали

в воздухе

не снижается.

Хромирование оказало отрицательное

влияние не

только на усталостную прочность стали в воздухе, но и в такой агрессивной среде, как 3%-ный раствор NaCI. Только в 0,004%-ном растворе NaCI было получено несущественное повышение корро­

зионно-усталостной прочности нормализованной

стали

30

(табл. 23). Д л я

устранения вредного влияния хромирования

на

усталостную и

коррозионно-усталостную прочность

рекомендуе­

тся применять отжиг изделий. В работе [177] показано, что отжиг

при

100—250° С не дает существенного эффекта. Д л я

ликвидации

отрицательного влияния

хромирования

необходимо

температу­

р у

отжига увеличить до

650° С [179].

Положительное влияние

151

высокотемпературного нагрева на выносливость хромированной стали описано в [30, 31 [.

Влияние хромирования на усталостную прочность стали в воз­

духе

 

зависит

от

методов

и режимов

обработки.

Так,

пористое

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хромирование

не

повыша­

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

23

ет, а блестящее хромирова­

Влияние хромирования на предел

усталос­

ние — несколько увеличи­

ти образцов из стали 30 при базе

10'

цик­

вает

предел

усталостной

лов

[177]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прочности стали. В корро­

 

 

 

 

 

Предел

усталости,

кГ/мм*

зионной

среде

 

(растворы

 

 

 

 

 

 

 

ном

 

 

 

 

 

NaCl, пресная

вода)

галь­

 

Образцы

 

воздухев

 

 

 

 

 

 

ваническое

хромирование,

 

 

 

в растворе NaCl

 

в растворе NaCl

 

 

 

 

 

 

ния,

не дает заметных пре­

 

 

 

 

 

 

 

- 0,004%

 

 

ном - 3%

 

 

режимов

его

осуществле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

независимо

от

методов и

Нехромирован-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

имуществ.

В

работе

[26I

 

 

 

16,7

 

10,0

 

отмечается высокая порис­

иые

 

 

 

 

25,5

 

 

 

 

 

 

 

 

тость хромовых покрытий.

Хромированные

 

20,3

18,2

 

 

8,7

 

 

 

 

 

Результаты

исследова­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ния

[821

показали,

что

твердое

электролитическое

хромирование в стандартной

хромовой

ванне

(250 г/л

хромового

ангидрида

и 2,5

г/л

серной

кислоты)

при

температуре

60° С

и катодной плотности

тока 35

а/дм2

при

толщине слоя

около 0,09

мм

снижает

предел

усталостной

проч­

ности

стали

45

на 25—30%.

 

В

коррозионной

среде

(3%-ный

раствор

NaCl)

условный

 

предел

коррозионно-усталостной

проч­

ности

хромированной

и

нехромированпой

сталей

оказался

при­

мерно

одинаковым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Никелирование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Данных

о

влиянии

гальванического

никелирования

на усталостную и коррозионно-усталостную прочность сталей в литературе имеется ограниченное количество. Известно, что с уве­ личением плотности тока усталостная прочность сталей с никеле­ вым покрытием заметно снижается. Добавка в сульфатхлоридный электролит натриевой соли дисульфонафталиновой кислоты способствует переходу внутренних напряжений растяжения в на­ п р я ж е н и я сжатия и увеличению усталостной прочности никели­ рованной стали. Было отмечено, что величина сн жения выносли­ вости в воздухе в результате покрытий приблизительно пропор­ циональна толщине гальванически наносимого на сталь покрытия. Слабое защитное действие оказывают гальванические никелевые покрытия на сталь, работающую в брызгах солевого раствора [269].

В работе [187] исследовано влияние гальванического и хими­ ческого никелирования на коррозионно-усталостную прочность образцов из нормализованной стали 45 в различных средах. Уста­ новлено, что гальваническое (с подслоем меди и без него) и хими-

152

ческое никелирования не защищают от коррозионно-усталостного разрушения и даже уменьшают выносливость сталей в коррозион­

ных средах.

 

Гальваническое покрытие медью снизило

коррозионно-уста­

лостную прочность сталей в пресной и соленой

воде в два раза -

покрытие кадмием практически не повлияло на

коррозионно-уста­

лостную прочность углеродистой стали в нресной воде и существен­ но повысило ее в соленой воде (на 76%).

Условный предел коррозионно-усталостной прочности образ­ цов из стали 40ХНМА в 4%-ном растворе NaCl после кадмирова-

ния

повысился

на 30%, а после хромирования снизился

на

10%

[123]; фосфатирование мало

изменяет коррозионную вынос­

ливость стали.

 

 

 

 

3. Никель-кадмиевые покрытия

 

 

Выше

было показано,

что независимо от режимов

тер­

мической обработки ряд нержавеющих сталей, в том числе сталей Х 1 7 Н 2 , 1Х12Н2ВМФ, слабо сопротивляются циклическим нагруз­ кам при одновременном воздействии коррозионной среды. Услов­

ный предел коррозионно-усталостной

прочности

указанных

нер­

жавеющих сталей в 3%-ном растворе

 

 

 

 

 

 

 

 

NaCl при базе 5 X 107 циклов нагруже-

\

 

 

 

 

 

 

 

ния

почти такой ж е , как

мало- и сред-

,\ j

 

 

 

 

 

 

 

неуглеродистой стали с перлито-фер- Ч

 

 

 

 

 

 

 

ритной

или

сорбитной

структурой, в

2

 

 

 

 

 

 

 

то время

как

 

коррозионная

стойкость

/гд|

 

 

 

 

 

 

 

их

в ненапряженном состоянии в де­

 

 

 

 

 

 

 

 

сятки раз выше, чем, например,стали

45.

 

 

 

 

 

 

 

 

В работе [154] установлено, что при

 

 

 

 

 

 

 

 

нанесении никель-кадмиевого покрытия

|

 

 

 

 

 

 

 

на

закаленную

и

отпущенную

сталь

 

 

 

 

 

 

 

 

Х 1 7 Н 2 (толщина никеля и кадмия со­

 

 

 

 

 

 

 

 

ответственно составляла 10 и 5 мкм)

^ \

 

 

 

 

 

 

 

предел

усталости

снизился

с

49

до

 

 

 

 

 

 

 

 

47 кГ1ммг

(рис. 76).

В

коррозионной

J-?|

 

 

 

 

 

 

 

среде влияние

никель-кадмиевого

по­

 

 

 

 

 

 

 

 

крытия

 

оказалось

более

заметным.

j # |

 

 

 

 

 

 

 

П р и

базе 2 X 107 циклов такое покры­

2g \

 

 

 

 

 

 

 

тие достаточно хорошо защищает сталь

 

 

 

 

 

 

 

от коррозионно-усталостного

разруше­

гг[

 

 

 

 

 

 

 

ния, при этом не наблюдается замет-

 

 

 

 

 

щ

н,мпн.

ных

изменений

в структуре

покрытия.

 

 

 

/

5

 

Однако

 

при

достижении

базы

около

р „ .

7

R '

 

усталости

о

m i

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

Рис. 7о.

Кривые

2 X

107 циклов условный предел кор-

образцов из стали

Х17Н2 в

розионно-усталостной

прочности

рез-

воздухе

(1,

2)

и 3%-ном

ко

снижается

 

35

до

28

кГ/мм*),

Растворе

NaCl

(/,

/ / ) :

что

можно

 

объяснить

 

частичным

и1, 1 i

~

б е з п о к р

ы т и

я ;

2.

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

никель-кадмиевым

покрытием.

153

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ