Основные методы исследования материалов, деталей машин и их свойств

Тема 8          Основные методы исследования материалов, деталей машин и их свойств

8.1        Методы исследования коррозионной стойкости изделий машиностроения.

8.2        Методы оценки атмосферостойкости материалов.

8.3        Методы анализа состава и структуры поверхности материала

8.3.1.  Спектроскопические  методы анализа поверхности.

8.3.2.  Методы оценки топографии и морфологии поверхности.

8.4        Методы оценки износостойкости деталей машин.

8.5       Механические методы исследования.

8.6       Теплофизические методы исследования.

Тема 8.1.Методы исследования коррозионной стойкости изделий машиностроения.

Коррозия-это физико-химическое взаимодействие между металлом и средой, вызывающее изменение свойств металла и, как следствие , ухудшения его функциональных характеристик .

Коррозионная стойкость-способность материала сопротивляться коррозионному воздействию среды . Коррозионная стойкость может определяться качественно , а также количественными показателями , основными из которых являются :

1.  Очаговый показатель коррозии Rn-число коррозионных очагов, возникающих на единице металлической поверхности за определённый промежуток времени в данных условиях эксплуатации .

2.  Глубинный показатель коррозии Rp-характеризует среднюю или максимальную глубину коррозионного разрушения  металла за определённое время эксплуатации , например , мм/год .

3.  Показатель склонности металла к коррозии Rc-срок эксплуатации (испытания) до начала коррозионного процесса , ч/сут . Начало коррозионного процесса определяют состоянием поверхности металла , при котором коррозионное поражение достигает 1% площади .

4.  Показатель изменения массы металла Rt-уменьшение или увеличение массы металла во время эксплуатации (испытания) за счет потерь или роста продуктов коррозии , г/ (м ч) .

5.  Механический показатель коррозии , например , прочностной , характеризующий изменение предела прочности металла за время эксплуатации , % .

6.  Электрический показатель коррозии , например , токовый , соответствующий скорости коррозионного процесса мА/см , или показатель изменения электросопротивления поверхности металла за время эксплуатации , % .

     Выбор показателя коррозии и метода оценки коррозионной стойкости материала зависит от вида и механизма коррозии в каждом конкретном случае . Многообразие коррозионных процессов хорошо иллюстрирует их классификация . Коррозия классифицируется :

      По механизму :

—  электрохимическая

—  химическия

По характеру разрушения :

—  сплошная (равномерная)

—  локальная : 

                         — местная (точечная)

                         — избирательная :

                                                        — межкристаллическая

                                                        — послойная

По условиям протекания процесса :

—  биокоррозия

—  механокоррозия

—  жидкостная

—  поземная

—  щелевая

—  контактная

Основные методы оценки коррозионной стойкости деталей машин

1.  Визуальный метод применяется при изучении точечной (язвенной) и равномерной коррозии и заключается в визуальной оценки качества поверхности , а именно , (1) площади повреждения поверхности ; (2) числа коррозионных очагов ; (3) изменения микрогеометрии поверхности металла ; (4) адгезии покрытия к металлу (вздутие , растрескивание , отслаивание) .

Разработана универсальная шкала оценки коррозионной стойкости , по которым состояние металлической поверхности оценивают либо группой стойкости (0-5) или в баллах (0-10) . Совершенно стойкие поверхности оцениваются в 0 баллов , а совершенно нестойкие , соответственно , в 10 баллов (или пятая группа стойкости) .

2.  Микроскопический методзаключается в применениимикроскопа (оптического или электронного) (1) для изучения топографии поверхности образцов и микрошлифов прошедших специальную обработку и без неё, а так же (2) для оценки глубины точечного поражения . Метод применяется при изучении различных видов локальной коррозии : (точечной , межкристаллической и др.) .

Глубину коррозионного поражения определяют с помощью обычного микроскопа методом фокусирования оптической схемы сначала на плоскость, совпадающую с верхним краем язвы , а потом на плоскость дна язвы . По разности отсчётов на микрометрическом винте судят о глубине проникновения коррозии . Для определения глубины коррозии так же применяют двойной микроскоп Леммина или оптико-механические профилографы , например , ИЗП-18.

3.  Весовой метод адекватно характеризует скорость только равномерной ( сплошной ) коррозии . Метод заключается в измерении скорости изменения  массы металла (увеличения или уменьшения), происходящее за счет потерь или роста продуктов коррозии за время эксплуатации или испытания:

где m₀ и m₁ –масса образца первоначальная и после испытания соответственно (г);

S – площадь образца (см²);

τ- время испытания (год).