книги из ГПНТБ / Свойства титановых сплавов в сложных условиях применения сборник статей

61

ние микроструктур образцов, подвергнутых газонасыщению на воз­ духе (рис.15, б) и в вакууме (ри с.1 6 ,б ), при одинаковом уве­ личение показывает, что альфированная часть газонасыщенного слоя при обработке в вакууме получается значительно меньше, чем при обработке на воздухе.

Альфированный слой, имеющий структуру чистого твердого ра­ створа о(. , является только частью газо насыщенного слоя. Об этом убедительно говорят размеры отпечатков индентора микро­ твердомера, видимые на микроструктурах, особенно на рис,1 5 ,а . Это же подтверждается и сопоставлением глубин зоны газонасы­ щения, полученных по микротвердости и по структуре. Глубина

составляет 0,06 мм, а глубина газонасыщенного слоя, определен­ ная по микротвердости (табл .I),равн а 0,07 мм.

Испытания на к о р р о з и ю

Наряду с испытаниями на загиб, было проведено исследование влияния газонасыщения при низких температурах (600-750°) на

,коррозионную стойкость,. Исследованию подвергались пластины сплава BT5-I, обработанные по указанным выше режимам. В каче­ стве коррозионной среды была выбрана 70%-ная серная кислота.

Оценка стойкости против коррозии проводилась путем ежесу­

крепко сцепленный с основным материалом. Этот налет сохранялся до 10-го дня испытаний включительно. На образце 14 на 5-е сут­ ки испытаний была отмечена обычная блестящая протравленная по­

отмечено появление очагов местной коррозии, которые выглядели как нарушение сплошности поверхностного слоя. На том же образ­ це 3 на 9-е сутки очаги местной коррозии настолько развились,

Анализируя данные табл.2 и рис.17, все исследованные образ­ цы по стойкости их против коррозии в 70%-ной серной кислоте можно условно подразделить на четыре группы, названные нами условно группами стойкости.

К первой группе относятся самые нестойкие образцы 5 , 10, 13 и 14, которые корродируют с очень большой скоростью, прак­ тически постоянной на протяжении'всего периода испытаний.

Ко второй группе относятся образцы 4, 6, 7 и 12, коррозия которых на первом этапе испытаний в течение двух-трех суток развивается медленно, а затем ускоряется и протекает с той же скоростью, как и на образцах первой группы. Таким образом, для образцов второй группы свойственно некоторое замедление корро­ зии на первом этапе испытаний, вызываемое, видимо, повышенной пассивностью поверхности образцов.

К третьей группе относятся образцы I , 2, 3 и 8, которые отличаются тем, что в течение первых пяти-шести суток их кор­ розия практически не развивается. По истечении этого времени образцы начинают разрушаться и уже на седьмые-восьмые сутки - корродируют так же быстро, как и образцы первой и второй групп. Таким образом образцы третьей группы являются стойкими против коррозии на первом весьма продолжительном этапе испытаний,что иожет быть объяснено высокой пассивностью поверхности в этих условиях.

К четвертой группе относятся образцы 9, I I , 15 и 16, кото­ рые на первом и втором этапах ведут себя так же, как и образ­ цы второй группы, т .е . коррозия их сначала развивается медлен­ но, а затем ускоряется и протекает почти с той же скоростью, как и на образцах первой группы. Однако по истечении 5 суток наступает замедление, в результате которого коррозия идет мед­ ленно, примерно с той же скоростью, как и на первом этапе. Та­ кое замедление может быть объяснено образованием на поверхно­ сти образцов черного порошкообразного налета, крепко сцепляю­ щегося с основным материалом. Этот налет обеспечивает своеоб­ разное пассивирование материала и стойкость последнего против действия серной кислоты.

65

Средняя потеря веса, отнесенная к промежутку времени в одни сутки и к одному квадратному метру площади поверхности образца, приведенная в табл.З, является наглядным критерием для определения той или иной условной группы стойкости мате­ риала против коррозии. Группировка образцов по значению этого критерия хорошо согласуется с той, которая была рассмотрена

На основе анализа данных табл .3 можно предложить шкалу условных групп стойкости титановых сплавов, обработанных по различным режимам, против коррозии в серной кислоте. К группе I относятся сплавы, имеющие среднюю потерю веса на баге 8 -

12суток более 150 r/м2 сутки. Это нестойкие материалы.

Кгруппе 2 относятся сплавы, имеющие среднюю потерю веса на той же базе испытания от 101 до 150 г/м2 сутки. Это мало­ стойкие материалы.

66

до 50 г/м2 сутки. Эго материалы, пассивирующиеся за счет от­ ложения и прочного сцепления с поверхностью металла продуктов коррозии его в данной среде.

Для сплава BT5-I, как, вероятно, и для других титановых сплавов, условные группы стойкости в какой то мере определя­ ются режимом обработки при газонаеыщении. Эта зависимость пред­ ставлена в табл.4 .

Т а б л и ц а 4

Влияние режима обработки на условные группы стойкости против коррозии сплава BT5-I в 70/&-ной серной кислоте

Анализируя данные табл.4, можно высказать ряд соображений и предположений. Стойкими против коррозии за счет первоначаль­ ной пассивности, т.а.относящимися к группе 3, являются образцы, подвергнутые газонасыщению при 750° в течение времени до 2 ча­ сов при при 700° в течение 5 час. Образцы, выдержанные при 750°

в течение 5 час, относятся ко 2-й группе, гак как имеют меньший период первоначальной пассивности. Это может быть объяснено ухудшением качества слоя* возможно, нарушением его плотности и однородности в результате длительной выдержки.

Образцы, подвергнутые газонасыщению при 600 и 650°, а также при 700° в течение непродолжительного времени, оказываются либо нестойкими, либо пассивирующимися за счет отложения продуктов коррозии. Поддающаяся объяснению закономерность здесь не обна­ руживается. Возможно, что в получении того или иного эффекта

67

определенную роль здесь играют привходящие обстоятельства - чистота поверхности, колебания в составе коррозионной среды, различное расположение образцов при испытании, циркуляция кор­ розионной среды, неоднородность температурного поля, неоднород­ ность газонасыщения и т .д .

Основываясь на данных табл .4 и их анализе, можно сделать заключение о том, что для повышения коррозионной стойкости в 70%-ной серной кислоте, г .е . в среде, разрушающей защитный окиеный слой, необходимо проводить обработку при 750° в тече­ ние 1-2 час. Происходящее при этом газонасыщение создает сдой, обеспечивающий начальную пассивность материала в агрессивной среде в течение времени до б суток. Пассивирование материала за счет отложения продуктов коррозии в качестве средства защи­ ты пока рекомендовать нельзя, поскольку закономерности этого процесса еще мало изучены.

В ы в о д ы : I . Проведено исследование влияния газонасы­ щенных слоев на пластичность при загибе образцов листовых тита­

Усплава 0T4-I обнаружено уменьшение угла загиба при повыше­ нии температуры и увеличении продолжительности отжига. Наиболь­ шее уменьшение наблюдается в результате отжига при 750°С в те­ чение 5 час.

Усплава BT5-I наибольшее уменьшение угла загиба наблюда­ ется после выдержек при 600°. При повышении температуры до 750° обнаруживается некоторое увеличение пластичности при загибе.

2. Исследовано влияние газонасыщения в вакууме на пластич­ ность сплава 0T4-I при загибе. Обнаружено, что угол загиба умень шается с увеличением продолжительности и температуры газонасы­ щения. Вместе с тем отмечено, что снижение пластичности при

этом меньше, чем в результате газонасыщения на воздухе.

микротвердостью на поверхности, чем при отжиге в вакууме.

14. П у л ь ц и н Н.М., Повышение коррозионной стойкости титановых сплавов, "Химическое машиностроение", 1963, )Ё 6 .