Разрушение металлов в большинстве коррозионных систем замедляется вследствие образования защитной пленки. Однако, если эта пленка непрерывно удаляется или повреждается, коррозионный процесс может и не замедлиться. Поэтому очевидно, что при сочетании химического и механического воздействий повреждения будут значительно большими, чем от каждого из них в отдельности [23].[ ...]
В газовой окислительной атмосфере металл первоначально окисляется быстро, причем создается защитный окисный слой, после чего скорость окисления становится несущественной. Если, однако, этот слой удаляется или повреждается, металл начинает окисляться снова с первоначальной скоростью, а если механические повреждения происходят с достаточной частотой, то результирующие потери материала мало отличимы от потерь материала при окислении обнаженного металла (рис. 1). Это справедливо не только для окислительных атмосфер, но и для всех условий, при которых защита обеспечивается образованием поверхностной защитной пленки.[ ...]
При ударе по свободной от пленки поверхности металла образуется впадина. Однако, если металл покрыт пленкой, уступающей по пластичности металлу, ударное напряжение может вызвать растрескивание пленки и создать условия для постоянного химического воздействия на обнажившуюся поверхность. В водных системах возникающие на локальных обнаженных участках коррозионные токи могут достигать очень больших величин и вызывать катастрофические разрушения, например в форме питтинга и коррозионного растрескивания.[ ...]
На механические свойства многих материалов оказывает влияние наличие водной или газовой среды ,[13, 128]. Если под действием среды на металле образуется прочно сцепленная с ним поверхностная пленка, то она оказывает влияние на текучесть металла и таким образом повышает его прочность [52, 127]. Однако пленки с плохим сцеплением, например окалина, образовавшаяся при высокотемпературной коррозии, не обеспечивают упрочнения, достигаемого обычными окисными пленками [32].[ ...]
В процессе роста пленки на обнаженном металле в ней возникают напряжения и деформации. В зависимости от системы металл — окисел металла первоначальные напряжения могут быть сжимающими и создавать упрочнение металла. К сожалению, однако, с увеличением толщины пленки знак напряжения может измениться, т. е. оно станет растягивающим, что приведет в конце концов к растрескиванию пленки [7].[ ...]
Помимо формирования поверхностных пленок, газовая среда может оказывать влияние на механические свойства материалов вследствие диффузии компонентов из газовой фазы в объем. Например, вследствие диффузии углерода и азота в поверхностный слой металла образуется поверхностно-упрочнен-ный слой. Диффундировавшие компоненты могут также вызвать упрочнение материала путем сегрегации в дислокациях [89] или выпадения фаз, как при внутреннем окислении [54]. С дру-гой стороны, сегрегация водорода с образованием полостей в твердом теле может вызвать водородное охрупчивание [108], а выпадение карбидов и углерода может привести к катастрофическому окислению, как при распылении металла [71].[ ...]
Активное растворение может оказывать упрочняющее влияние на некоторые материалы. Иоффе [43] показал, что при деформировании в воде кристаллы соли оказались до 25 раз более прочными и более пластичными, чем испытывавшиеся в воздухе. При растворении устраняются существующие надрезы и трещины на поверхности кристалла, и поэтому увеличивается усилие, требуемое для зарождения трещины в подобных хрупких материалах. Усталостную долговечность многих металлов можно увеличить промежуточными удалениями деформированных поверхностных слоев [35]. Скорость разрушения стали вследствие кавитации уменьшается при наложении анодного тока на металл [16]. Однако если растворение носит избирательный или локализованный характер, то анодная поляризация оказывает вредное влияние на механические свойства. Локальные неровности поверхности могут вызвать турбулентность протекающей жидкости и увеличение интенсивности механического разрушения в этих локальных зонах. Питерсон и Геринг [73] показали, что при воздействии потока морской воды (31 м/с) образцы из углеродистой стали приобрели шероховатость в процессе испытаний, причем кавитационные пузырьки наблюдались у изъязвлений на поверхности; это приводило к возрастанию скорости массовых потерь со временем экспозиции в потоке воды.[ ...]
Представленные примеры показывают, что взаимодействие между средой и материалом вызывает разнообразные и сложные эффекты. Поэтому не всегда возможно количественна разделить химические и механические эффекты. Взаимодействие может быть синергистическим и вести к катастрофическому разрушению, либо один фактор может подавлять вредное влияние другого.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Окисление в зависимости от времени выдержки при нормальном росте пленок (а), разрушении пленки в точках 1, 2 и 3 (б) и частых разрушениях пленки, приводящих к линейной кинетике окисления (в) [23] |
![Окисление в зависимости от времени выдержки при нормальном росте пленок (а), разрушении пленки в точках 1, 2 и 3 (б) и частых разрушениях пленки, приводящих к линейной кинетике окисления (в) [23]](/static/pngsmall/950005672.png) |