Экологический стресс-перелом - Википедия - Environmental stress fracture

В материаловедение, экологический стресс перелом или же перелом с помощью окружающей среды общее название преждевременных отказ под влиянием растягивающие напряжения и вредные для окружающей среды материалы, такие как металлы и сплавы, композиты, пластмассы и керамика.

Металлы и сплавы проявляют такие явления, как коррозионное растрескивание под напряжением, хрупкость водорода, охрупчивание жидким металлом и коррозионная усталость все подпадают под эту категорию. Такие среды, как влажный воздух, морская вода и коррозионные жидкости и газы, вызывают разрушение из-за воздействия окружающей среды. Композиты с металлической матрицей также подвержены многим из этих процессов.

Пластмассы и композиты на их основе могут набухать, расслаиваться и терять прочность при воздействии органических жидкостей и других агрессивных сред, таких как кислоты и щелочи. Под воздействием стресса и окружающей среды многие конструкционные материалы, особенно высокопрочные, становятся хрупкими и теряют сопротивление разрушению. Пока их вязкость разрушения остается неизменным, их пороговый коэффициент интенсивности напряжений для распространения трещин может быть значительно снижен. Следовательно, они становятся склонными к преждевременному перелому из-за докритический рост трещины. Эта статья призвана дать краткий обзор различных процессов деградации, упомянутых выше.

Коррозионное растрескивание под напряжением

А .35 Ремингтон картридж с сезонным растрескиванием

Коррозионное растрескивание под напряжением это явление, при котором синергетическое действие коррозия и растягивающее напряжение приводит к хрупкий перелом обычно пластичный материалы при более низких уровнях напряжения. Во время коррозионного растрескивания под напряжением материал относительно невосприимчив к коррозии, но внутри него образуются мелкие трещины. Этот процесс имеет серьезные последствия для полезности материала, потому что применимые безопасные уровни напряжения резко снижаются в коррозионной среде. Растрескивание сезона и едкое охрупчивание это два процесса коррозионного растрескивания под напряжением, которые повлияли на исправность латунных гильз и стальных котлов с заклепками соответственно.

Хрупкость водорода

Основная статья: Хрупкость водорода

Небольшие количества водород Присутствие внутри некоторых металлических материалов делает их хрупкими и склонными к докритическому росту трещин под напряжением. Водородное охрупчивание может возникать как побочный эффект гальваника процессы.

Отложенный отказ - разрушение компонента под напряжением по прошествии определенного времени, является характерной чертой водородного охрупчивания (2). Попадание водорода в материал может происходить во время гальваники, травления, фосфатирования, таяние, Кастинг или же сварка. Коррозия во время эксплуатации во влажной среде приводит к образованию водорода, часть которого может попасть в металл и вызвать охрупчивание. Для повреждения металлов необходимо наличие растягивающего напряжения, присущего или приложенного извне. Как и в случае коррозионного растрескивания под напряжением, водородное охрупчивание может также привести к снижению порогового коэффициента интенсивности напряжений для распространения трещины или увеличению докритической скорости роста трещины в материале. Наиболее заметное влияние водорода на материалы - резкое снижение пластичности во время испытаний на растяжение. Это может увеличивать, уменьшать или оставлять неизменным предел текучести материала.

Водород также может вызывать зубчатую текучесть некоторых металлов, таких как ниобий, никель и немного стали (3).

Тематические исследования

Одной из самых страшных катастроф, вызванных коррозионным растрескиванием под напряжением, было падение Серебряный мост, WV в 1967 году, когда единственная хрупкая трещина, образованная ржавчиной, достигла критического уровня. Трещина была на одном из звеньев поперечной рулевой тяги одной из цепей подвески, и все соединение быстро вышло из строя из-за перегрузки. Событие обострилось, и весь мост исчез менее чем за минуту, при этом погибли 46 водителей или пассажиров на мосту.

Обрушившийся Серебряный мост, вид со стороны Огайо

Смотрите также

Рекомендации

  1. Марс Дж. Фонтана, Коррозионная инженерия, 3-е издание, McGraw-Hill, Сингапур, 1987 г.
  2. А. Р. Трояно, Пер. Американское общество металлов, 52 (1960), 54
  3. T.K.G. Namboodhiri, Trans. Индийский институт металлов, 37 (1984), 764
  4. Тетельман А.С.,Основные аспекты коррозионного растрескивания под напряжением, ред., Р. W. Staehle, A. J. Forty и D. Van Rooyan, Национальная ассоциация инженеров-коррозионистов, Хьюстон, Техас, (1967), 446
  5. Н. Дж. Петч и П. Конюшни, Nature, 169 (1952), 842
  6. Р. А. Ориани, Berichte der Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie, 76 (1972), 705
  7. К. Д. Бичем, Металл. Пер., 3 (1972), 437
  8. D. G. Westlake, Trans. АСМ, 62 (1969), 1000

внешняя ссылка