Перелом под воздействием окружающей среды

В материаловедении разрушению разрушение под воздействием окружающей среды или разрушение под воздействием окружающей среды - это общее название, данное преждевременному под воздействием растягивающих напряжений и вредных сред таких материалов, как металлы и сплавы , композиты , пластмассы и керамика .

Металлы и сплавы подвержены таким явлениям, как коррозионное растрескивание под напряжением , водородное охрупчивание , охрупчивание жидких металлов и коррозионная усталость, и все они подпадают под эту категорию. Такие среды, как влажный воздух, морская вода, а также агрессивные жидкости и газы, вызывают разрушение под воздействием окружающей среды. Композиты с металлической матрицей также подвержены многим из этих процессов.

Пластмассы и композиты на основе пластиков могут набухать, отслаиваться и терять прочность при воздействии органических жидкостей и других агрессивных сред, таких как кислоты и щелочи. Под воздействием напряжений и окружающей среды многие конструкционные материалы, особенно высокопрочные, становятся хрупкими и теряют сопротивление разрушению. Хотя их вязкость разрушения остается неизменной, их пороговый коэффициент интенсивности напряжений для распространения трещин может быть значительно снижен. Следовательно, они становятся склонными к преждевременному разрушению из-за докритического роста трещин . Целью этой статьи является дать краткий обзор различных процессов деградации, упомянутых выше.

Коррозионное растрескивание под напряжением

патрон .35 Remington Латунный , подвергшийся сезонному растрескиванию .

Коррозионное растрескивание под напряжением — это явление, при котором синергетическое действие коррозии и растягивающего напряжения приводит к хрупкому разрушению обычно пластичных материалов при, как правило, более низких уровнях напряжения. При коррозионном растрескивании под напряжением материал относительно не подвергается воздействию коррозионного агента (нет общей коррозии, только локальная коррозия), но мелкие трещины внутри него образуются . Этот процесс имеет серьезные последствия для использования материала, поскольку применимые безопасные уровни напряжения в агрессивной среде резко снижаются. Сезонное растрескивание и щелочное охрупчивание — это два процесса коррозионного растрескивания под напряжением, которые повлияли на работоспособность латунных гильз и клепаных стальных котлов соответственно.

Водородное охрупчивание

Небольшие количества водорода , присутствующие внутри некоторых металлических материалов, делают последние хрупкими и склонными к докритическому росту трещин под напряжением. Водородное охрупчивание может возникнуть как побочный эффект гальванических процессов.

Отсроченный отказ — это разрушение компонента под напряжением по истечении определенного времени, что является характерной особенностью водородного охрупчивания (2). Поступление водорода в материал может происходить при гальваническом покрытии, травлении , фосфатировании , плавлении , литье или сварке . Коррозия при эксплуатации во влажной среде приводит к образованию водорода, часть которого может поступать в металл в виде атомарного водорода (H ^•) и вызывают охрупчивание. Наличие растягивающего напряжения , как собственного, так и внешнего, необходимо для повреждения металлов. Как и в случае коррозионного растрескивания под напряжением, водородное охрупчивание может также приводить к снижению порогового коэффициента интенсивности напряжений для распространения трещины или увеличению докритической скорости роста трещины в материале. Наиболее заметным эффектом присутствия водорода в материалах является резкое снижение пластичности во время испытаний на растяжение . Это может увеличить, уменьшить или оставить неизменным предел текучести материала.

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

Тематические исследования

Обрушившийся Серебряный мост , вид со Огайо. стороны

Одной из самых страшных катастроф, вызванных коррозионным растрескиванием под напряжением, стало падение Серебряного моста , штат Западная Вирджиния, в 1967 году, когда единственная хрупкая трещина, образовавшаяся в результате ржавчины, достигла критической точки. Трещина образовалась на одном из звеньев рулевой тяги одной из цепей подвески, и от перегрузки все соединение быстро вышло из строя. Событие обострилось, и весь мост исчез менее чем за минуту, в результате чего погибли 46 водителей и пассажиров, находившихся на мосту.

См. также

Крокодиловое растрескивание – разрушение асфальтового покрытия
Растрескивание под воздействием окружающей среды - хрупкое разрушение термопластичных полимеров.
Криминалистическая экспертиза – Расследование отказов, связанных с юридическим вмешательством.
Механика разрушения - Исследование распространения трещин в материалах.
Сезонное растрескивание - форма коррозионного растрескивания латунных гильз.
Коррозионное растрескивание под напряжением . Рост трещин в агрессивной среде.
Структурная целостность и разрушение - способность конструкции выдерживать расчетную структурную нагрузку без разрушения.

Ссылки

Марс Дж. Фонтана, «Инженерия коррозии» , 3-е издание, МакГроу-Хилл, Сингапур, 1987 г.
А. Р. Трояно, Пер. Американское общество металлов, 52 (1960), 54.
ТКГ Намбудхири, Пер. Индийский институт металлов, 37 (1984), 764.
А. С. Тетельман, «Фундаментальные аспекты коррозионного растрескивания под напряжением» , ред., Р. В. Сталь, А. Дж. Форти и Д. Ван Руян, Национальная ассоциация инженеров по коррозии, Хьюстон, Техас, (1967), 446.
Нью-Джерси Петч и П. Стейблс, Nature, 169 (1952), 842.
Р. А. Ориани, Отчеты Общества физической химии Бунзена, 76 (1972), 705.
CD Beachem, Metall. Пер., 3 (1972), 437.
Д. Г. Вестлейк, Trans. АСМ, 62 (1969), 1000