книги / Усталость металлов

щие данные должны также приводиться. Данные на рис. 103 от­ носятся как для испытаний на осевое растяжение, так и на из­ гиб; испытания проводились при частоте около 2200 цикл/мин.

Влияние предварительной коррозии на сопротивление уста­ лости. Влияние предварительной коррозии -при отсутствии напря­ жения на последующее усталостное сопротивление на воздухе было исследовано подробно Мак-Адамом. Он испытывал многие

верн, потому что уменьшение пло­ щади сечения от коррозии было незначительным. Они также по­ казали, что кривые, подобные по форме кривым на рис. 104, могут быть получены из испытаний на образцах с надрезами, сделан­ ными механически.

В последней работе Мак-Адама сделана попытка связать со­ противление усталости 1C формой, размером и распределением коррозионных каверн [370].

Сопротивление металлов коррозионной усталости. Сопротив­ ление металлов коррозионной усталости определяется при испы­ таниях образцов, помещенных в коррозионную среду на обычных усталостных машинах. Использовался ряд различных способов воздействия коррозионной жидкости на образец: полное погру­ жение, полив струей или распыленной жидкостью, а также нане­ сение жидкости с помощью ленты или тампона. На ограничен­ ный предел коррозионной усталости значительно влияет способ

182

воздействия коррозионной жидкости, потому что скорость корро­ зии зависит от поступления кислорода; например, разбрызгива­ ние жидкости значительно больше повреждает, чем полное по­ гружение. Поэтому, очевидно, невозможно получить единствен­ ное значение величины коррозионного ограниченного предела усталости металла и обычно трудно сделать количественное со­ поставление результатов различных исследователей. Однако не­ которые исследователи определили сопротивление коррозионной усталости ряда металлов для данных условий испытаний; по

Ь

Ж.

мм2

*.5

30

15

Рис. 105. Влияние термообработки и химического состава на ограниченный предел коррозионной усталости углеродистых, низколегированных и хромистых сталей [371, 364]. Ограниченный предел усталости при изгибе с вращением (20* 10б циклов, 1450 цикл!мин).

Испытывались углеродистые, низколегированные и хромистые стали: 1 — испытания в воздухе, все стали термообработанные и отожженные; 2 — испытания в пресной воде, хромистые стали термообработанные и отожженные; 3 — испытания в пресной воде, углеродистые и низколегированные стали, термообработанные и отожженные

результатам их исследований можно сделать некоторые обобще­ ния о влиянии химического состава и термообработки на сопро­ тивление усталости.

Наиболее существенный вывод — сопротивление коррозион­ ной усталости зависит, в основном, от сопротивления коррозии. Это очевидно из большинства экспериментов, проведенных МакАдамом, результаты которых были пересмотрены Гафом [364]. Мак-Адам проводил испытания различных сталей и сплавов цвет­ ных металлов на изгиб с вращением как на воздухе, так и в струе пресной воды, направленной на образец. Результаты ис­ пытаний сталей обобщены на рис. 105. Испытания в воздухе дают обычные результаты, причем предел усталости приблизи­ тельно пропорционален пределу прочности при растяжении. Од­ нако для испытаний в воде ограниченный предел усталости угле­ родистых и низколегированных сталей почти не зависит от пре­ дела прочности на растяжение. Все углеродистые стали, содержащие 0,03—1,09% С, как отожженные, так закаленные и отпущенные, имели ограниченные пределы коррозионной уста­ лости от 9,4 до 17,3 кГ/мм2. Для низколегированных сталей с пределом прочности на растяжение от 63 до 220 кГ/мм2 предел

183

усталости составлял от 8,6 до 21,2 кГ/мм2. Для углеродистых и низколегированных сталей ограниченный предел коррозионной усталости был обычно выше после отжига, чем после закалки и отпуска. Коррозионно-стойкие стали, содержащие 5% хрома или больше, имели значительно большее сопротивление корро­ зионной усталости, и, как показано на рис. 105, их ограниченный предел усталости при коррозии приблизительно пропорционален пределу прочности на растяжение.

Некоторые другие данные по коррозионной усталости пред­ ставлены в табл. 44. Ограниченный предел усталости углероди­ стых сталей составляет всего около 3 кГ/мм2 при 108 циклах в соленой воде; ограниченный предел усталости коррозионно-устой-' чивых сталей значительно понижается. Уэскотт испытывал образ­ цы полностью погруженные в соляной раствор, поэтому питание кислородом было ограничено и предел усталости снижался не­ значительно. В отличие от результатов Мак-Адама при испыта­ ниях в пресной воде, результаты Уэскотта показали, что низко­ легированные стали значительно более стойки, чем углероди­ стые. Влияние пара на ограниченный предел усталости сталей приведено в табл. 45 [376]. Для выявления влияния предвари­ тельной коррозии образцы нагревали в течение недели в атмос­ фере влажного пара и воздуха и затем испытывали на воздухе или в паре. Результаты этих испытаний показали, что влияние предварительной коррозии незначительно по сравнению с по­ вреждением, вызываемым сочетанием коррозии и переменных напряжений.

Высокое сопротивление коррозионной усталости показали азотированные стали (табл. 45). Жидкое олово и жидкая сода мало влияют на ограниченные пределы усталости мягкой и не­ ржавеющей сталей при 300° С [377].

Данные по коррозионной усталости цветных сплавов приве­ дены в табл. 46. Мак-Адам [378] показал, что медь и медные сплавы обладают высоким сопротивлением коррозионной устало­ сти даже в холодноупрочненном состоянии, когда сплавы вос­ приимчивы к коррозии под напряжением. Результаты для медно­ никелевых сплавов показали, что повреждающий эффект корро­ зии повышается по мере понижения содержания меди. Гаф и Сопвис [379] также показали высокую сопротивляемость медных сплавов при испытаниях ряда бронз в соленых брызгах. Корро­ зионный предел усталости 27,3 кГ/мм2 при 5- 107 циклах, полученый ими для бериллиевой бронзы, был выше, чем для нержа­ веющих сталей, испытанных в подобных условиях. В более позд­ них испытаниях Сопвис [380] обнаружил, что сопротивление кор­ розионной усталости сталей и бронз после термообработки не улучшается. Ограниченный предел усталости технически чистого титана в 3%-ном растворе соли повышается по сравнению с воз­ духом [384]. Более поздние результаты, содержащиеся в табл. 48,

184

оо Данные по коррозионной усталости для сталей при наличии антифрикционных покрытий приведены в табл. 4 8.

Влияние пара на сопротивление усталости сталей (изгиб с вращением при 2200 цикл/м ин, ограниченные пределы усталости определены на базе 50-106 циклов)_________________________________________

Ограниченный предел усталости в кГ/ммг

магниевых сплавов может значительно снижаться при коррозии.

Влияние типа, концентрации и температуры коррозионной среды. Большинство приведенных данных по испытаниям на кор­ розионную усталость относится к пресной или соленой воде, но испытания проводились в целом ряде других сред. Влияние кор­ розионного раствора на сопротивление усталости тесно связано с его влиянием на коррозию без напряжения. Вредное воздейст­ вие увеличивается с ростом концентрации раствора, но при этом достигается предел этого влияния, потому что растворимость воз­ духа понижается с ростом концентрации раствора, а кислород обычно является необходимым в процессе коррозионной устало­ сти [368]. Было сделано несколько попыток сравнить непосредст­ венно влияние различных коррозионных сред. Мак-Адам осуще­ ствил испытания в четырех различных водах и нашел, что жест­ кая и мягкая пресная вода влияют почти одинаково, но речная вода, содержащая некоторые соли, обычно более вредна (см. табл. 46).

Многие детали и конструкции работают на открытом воздухе и поэтому подвергаются продолжительной атмосферной корро­ зии. Была сделана попытка определить влияние атмосферной коррозии на ограниченный предел усталости алюминиевых спла­ вов при проведении усталостных испытаний с перерывами, так что на образцы оказывали влияние атмосферные условия в тече­ ние нескольких месяцев в процессе испытаний [385]. При сравне­ нии с результатами, полученными в помещении, было обнаруже­ но, что атмосферное влияние понизило среднюю долговечность

186