Связь водородной хрупкости с коррозией, коррозией под напряжением и замедленным разрушением

ГЛАВА 7 Связь водородной хрупкости с коррозией, коррозией под напряжением и замедленным разрушением.

7.1 Водородная хрупкость и коррозионная стойкость.

Наиболее подробно материал по коррозии алюминия и его сплавов с учетом достижений советских и иностранных ученых изложен в [214,215]. Основное внимание в этих работах посвящено разбору влияния различных агрессивных сред на поведение защитной пленки на поверхности алюминиевых изделий. Отмечается, что пленка на поверхности алюминия, возникшая при коррозии анода, неоднородна, т.е. в ней имеются поры. Именно в этих порах в первую очередь развивается анодный процесс. Помимо пор в алюминиевых сплавах в качестве анода выступают выделения различных промежуточных фаз. Таким образом, ответственными за низкую коррозионную стойкость являются поры и выделения промежуточных фаз, являющиеся анодами и контролирующие химические свойства. Для повышения коррозионной стойкости необходимы мероприятия, уменьшающие пористость защитной пленки и увеличивающие ее сплошность. Реализация этих мероприятий в стране и за рубежом проводится в основном путем разработки и внедрения сплавов с низким содержанием легирующих элементов (часто не превышающих десятые или сотые доли процента). Такое легирование не приводит к образованию выделений интерметаллидов, а если приводит, то их количество и форма выделения обеспечивают определенную плотность пленки. Недостатком такого пути является невозможность получения необходимой прочности при сохранении коррозионной стойкости.

Другими путями повышения стойкости алюминиевых сплавов является применение способов, обеспечивающих создание на поверхности анодных (оксидных) пленок - оксидирование. Однако, наличие оксида на поверхности изделий снижает многие их свойства и в первую очередь, общую и усталостную прочность. Наиболее полно эти вопросы рассмотрены в [216]. Одним из приемов повышения коррозионной стойкости может быть кристаллизация под давлением. Авторы [217] установили, что кристаллизация под давлением (0-400 МПа) повышает коррозионную стойкость, так как устраняет пористость, измельчает выделения интерметаллических фаз и изменяет легированность твердого раствора.

Выявление других возможностей повышения коррозионной стойкости алюминия и его сплавов должно развиваться через представления о водородной хрупкости.

Известно, что водород является ответственным за формирование пористости в алюминии. На основании этого можно полагать, что изменение содержания водорода определяет образование и плотность защитной пленки. Специальные воздействия на алюминий, позволяющие резко изменять содержание водорода, обеспечивают существенное повышение его коррозионной стойкости. Например, предварительная термическая обработка алюминия А99, предусматривающая выдержку при 4З5±5⁰С в течение 10-30 ч позволяет повысить стойкость его в горячих щелочных растворах в 3 - 7 раз.

Исходя из представлений о ведущей роли водорода в формировании структуры сплавов при кристаллизации, развитии химической неоднородности и образовании выделений промежуточных фаз, следует искать возможное повышение коррозионной стойкости через устранение водородной хрупкости I вида.

Удаление водорода с помощью воздействия на жидкие или твердые сплавы предусматривает получение структуры с минимальным количеством или с полным отсутствием выделений промежуточных фаз. Это влечет за собой повышение коррозионной стойкости за счет увеличения сплошности защитной пленки. Например, разработанный способ дегазации металлов и сплавов, позволяющий удалять водород при жидкой штамповке, позволяет полностью устранить выделения β - фазы из сплава АМг6Л и резко повысить его стойкость в весьма агрессивных средах. Из данных табл. 7.1 можно видеть, что даже в такой среде как 40%-ный раствор плавиковой кислоты стойкость сплава остается довольно высокой, если его кристаллизация предусматривала максимальное  устранение водородной хрупкости I вида, т.е. отсутствие выделений β - фазы и получение структуры  твердого раствора. Именно такой подход к коррозионной стойкости позволяет получать наиболее благоприятное её сочетание с достаточным уровнем механических свойств.

Таблица 7.1

Коррозионная стойкость (г/см²мин) литого сплава АМг6Л, полученного жидкой штамповкой по обычному и разработанному способами