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 σв/σв исх	Относительное удлинение δ/δисх	Относительное су жение ψ/ ψисх
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. 5.5. 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. 5.5).

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. 5.4 приведены данные о влиянии активированных смазочных масел на предел выносливости конструкционных сталей.

Таблица 5.4

Дата добавления: 2014-01-04