Zmodyfikowany mechanizm pękania korozyjnego stali niskowęglowej

S e r i a : MECHANIKA z . 45 Nr k o l . 306

JE R Z Y GUBAŁA

K a t e d r a M e ta lo z n a w s tw a

ZMODYFIKOWANY MECHANIZM PĘKAN IA KOROZYJNEGO S T A L I NISKCWĘGLOWEJ

S t r e s z c z e n i e . W o p a r c iu o s t u d i a l i t e r a t u r y i w y n ik i badań w ła s n y c h zaproponow ane zm o d yfik o w an y m echanizm p ę k a n ia s t a ­ l i n is k e w ę g lo w e j w w aru n k ach k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j. P r o p o ­ nowany mechanizm w y ja ś n ia o b e cn o ść na p rz e ło m ach k o r o z y j ­ n y c h k ru c h y c h t r a n s k r y s t a l l o z n y c h p ę k n ię ć m e c h a n ic z n y c h , u ja w n io n y c h w b a d a n ia c h m ik r o f r a k t o g r a f ic z n y c h . S t a n o w i on m o d y f ik a c ję mechanizm u K e a t in g a - E v a n s a , z a k ła d a ją c e g o dwu­

e ta p o w y e le k tro c h e ffiic z n o - m a c h a n ic z n y p r z e b ie g p ę k a n ia ko­

r o z y jn e g o .

1 . 'W stęp

Z ło ż o n o ś ć i ró ż n o ro d n o ś ć z j a w is k k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j u n ie m o ż l iw ił y o p ra c o w a n ie u n iw e r s a l n e j t e o r i i p ę k a n ia k o r o z y jn e g o , s ł u s z n e j d la w s z y s t ­ k ic h m e t a l i i sto p ó w i w s z y s t k ic h ś r o d o w is k k o r o z y jn y c h . P r z e d s t a w ia n e w l i t e r a t u r z e t e o r i e z w y k łe s i ę d z i e l i ć na t z w . t e o r i e e le k t r o c h e m ic z n e i m e o h a n ie s n e .

P ie rw s z o z n ic h p r z y p is u ją d e c y d u ją c y u d z i a ł w p r o c e s ie r o z p r z e s t r z e ­ n i a n i a s i ę p ę k n ię ć z ja w is k o m e le k tro o b e m io z n y m , d r u g ie n a t o m ia s t p o d k re ­ ś l a j ą z n a c z e n ie z j a w is k m e ch a n ic z n y c h w y z w a la n y c h p rz e z k o r o z j ę .

T e o r ie e le k t r o c h e m ic z n e są c h r o n o lo g ic z n ie d a w n ie js z e . W 1940 r , D ix [ i ] p r z e d s t a w ił meohanizm e le k t r o c h e m ic z n y p ę k a n ia k o ro z y jn e g o o p a r ty o w y n i k i b ad ań stopów A l- M g , z a w ie r a ja c y c h w y d z ie le n ia Mg2A l- na g r a n ic a c h z i a r n ro z tw o ru s t a ł e g o . T e o r ia 2 1 x a , w ym ag a ją ca m. in n y m i "o b e c n o ś c i w m e ta lu c i ą g ł y c h d ró g s z c z e g ó ln ie p o d a tn y c h na k o r o z j ę " tłu m a c z y ła w z a s a ­ d z ie z a d o w a la ją c o p ro c e s m ię d z y k r y s t a iic z u e g o p ę k a n ia k o ro z y jn e g o stopów h e t e r o g e n ic z n y c h p o s ia d a ją c y c h w y d z i e le n i e f a z anodow ych względem osnowy na g r a n ic a c h z i a r n , n a t o m ia s t n ie w y j a ś n i a ł a w y s tę p o w a n ia p ę k n ię ć m ię d z y- k r y s t a l i c z n y c h w m e ta la c h 1 s t o p a c h je d n o fa z o w y c h .

I n t e r e s u j ą c a , je d n a k r ó w n ie ż n ie a d e k w a tn a b y ła t e o r i a " w y d z ie le n io w a * ć fab e ra i Mc D o n a ld a ( X 3 « WE k t ó r e j p ę k a n ie k o r o z y jn e j e s t z w iąz an e z r o z ­

padem p rz e s y c o n y c h ro z tw o ró w s t a ł y c h pod wpływem n a p r ę ż e ń . W y s o k ie n a p r ę ­ ż e n ia na c z o le p ę k n ię c ia p r z y s p i e s z a ją w y d z i e la n ie now ej f a z y na g r a n i ­ cach z i a r n ; w o d n ie s ie n i u dc s t a l i n is k o w ę g lo w e j m ają to b yć a z o t k i ż e l a ­ za o ra z c e m e n t y t, p rz y czym d e c y d u ją c y w p ły w na s k ło n n o ś ć s t a l i dc p ęk a­

n i a m ają ja k o b y m ieć w y d z i e le n i a a z o tk ó w . J a k k o lw ie k w y n ik i p ó ź n ie js z y c h b ad ań [ j ] n ie p o t w i e r d z i ły s ł u s z n o ś c i t a k ic h p rz e w id y w a ń , i s t o t n ą nowoś-

30 J e r z y G u b ała

c l ą t e o r i i W ebera-M o D o n ald a b y ło z w ró c e n ie u w a g i ca m o ż liw o ść p ow staw a­

n i a ob sz aró w anodowych lu b k a to d o w y ch względem osnowy s to p u pod wpływem o d k s z t a ł c e n i a p la s t y c z n e g o . K o n c e p c ję ta k ą p o p a r ł i r o z w in ą ł Uh l i g W , k t ó r y w w aru n k ach k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j z a k ł a d a ł d y f u z ję atomów C i i! do d y s l o k a c j i p o w s ta ły c h w o b sz a rz e w ie r z c h o łk a s z c z e l i n y k o r o z y jn e j w ż e l a ­ z ie ( " s t r e s s s o r p t i o n m e c h a n is m "). A tm o s fe ry u tw o rz o n e p rz e z t e atom y s t a ­ n o w ią o b s z a ry kato d o w e w o d n ie s ie n i u do o sn o w y .

W 1948 r . K e a t i n g [ 5 ] o ra z E v a n s [6 ] p r z e d s t a w i l i n i e z a l e ż n i e od s i e ­ b ie t e o r i ę , wg k t ó r e j p ę k a n ie k o r o z y jn e j e s t p rocesem m ech an iczn ym , wywo­

ływanym p rz e z k o r o z j ę . S e le k ty w n y a t a k k o r o z y jn y powoduje p o w s ta n ie sz cz e ­ l i n y , k t ó r e po o s i ą g n i ę c iu w i e l k o ś c i k r y t y c z n e j w y w o łu je s p i ę t r z e n i e n a ­ p rę ż e ń d o s t a t e c z n e d la w y s t ą p i e n ia k ru c h e g o p ę k n i ę c i a . P ę k n i ę c i e k ru c h e r o z p r z e s t r z e n i a s i ę do c h w i l i n a p o t k a n ia p rz e sz K o d y z m n ie j s z a ją c e j s p i ę ­ t r z e n ie n a p r ę ż e ń , co ham uje je g o r o z w ó j . Po z a tr z y m a n iu p ę k n ię c ia c z y n n ik k o r o z y jn y a t a k u je dno s z c z e li n y p ow od ując ponowne s p i ę t r z e n i e n a p rę ż p ń , co doprow adza do d a ls z e g o ro z w o ju s z c z e l i n y k o r o z y jn e j na d ro d ze k ru cn e g o p ę k a n ia . M echanizm K e a tin g a - E v a n s a podobnie ja k m echanizm D lx a tłu m a cz y ro z w ó j p ę k n ię ó m ię d z y k r y s t a lic z n y c h 1 o p a r t y j e s t na z b liż o n y c h z a ło ż e ­ n i a c h . W y n ik i b ad ań E n g e l la i Bäume l a [ 7 ] p o t w i e r d z i ł y m o ż liw o ść skokow e­

go ro z w o ju p ę k n ię ć k o r o z y jn y c h . S tw ie rd z o n e p rz e z n ic h skokowe zm iany po­

t e n c j a ł u w c z a s ie in t e r p r e t o w a n o ja k o n a s t ę p u ją c e pc s o b ie o k re s y p ę k a n ia m e c h a n ic z n e g o , u m o ż liw ia ją c e k o n t a k t z e l e k t r o l i t e m ś w ie ż o o d s ło n ię t y c h p o w ie r z c h n i m e t a lu , k t ó r a z o s t a j e n a s t ę p n ie sz yb ko s p c l a r y zo w an a.

Harw cod [8 ] w y s u n ą ł s u g e s t i ę , że w p r o c e s ie k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j n a ­ p r ę ż e n ie n ie p o s ia d a podstawowego z n a c z e n ia i s t a n o w i j e d y n ie o z y n n lk k i ­ n e t y c z n y , p r z y s p i e s z a ją c y p e n e t r a c ję c z y n n ik a k o r o z y jn e g o . W e d łu g H arw oo- da d z i a ł a n i e n ap rę ż e ń p o le g a na o b n iż a n iu e n e r g i i a k t y w a c j i p ro c e s u an o d o ­ w e g o . D o p u szcza on ta k ż e m o żliw o śó d z i a ł a n i a m echanizm u p rz e d s ta w io n e g o

p rz e z U h li g a W .

O d rz u c e n ie m o ż liw o ś c i p ę k a n ia m ech an iczn eg o s t w a r z a au to ro m t e o r i i e- le k t r o c h e m ic z n y o h t r u d n o ś c i w y j a ś n i e n i a bard zo d u ż e j s z y b k o ś c i k o r o z j i w w ie r z c h o łk u p ę k n ię c ia k o ro z y jn e g o .H o a r i H in e s £9] tłu m a c z ą t c p ły n ię c ie m m e ca lu w o k o l i c y p o s tę p u ją c e g o o z c ła p ę k n ię c ia , spowodowanym p rz e z l o k a l ­ n ie s p ię t r z o n e n a p r ę ż e n ie . P ł y n i ę c i e to t a k p r z y s p ie s z a p ro c e s ro z p u s z c z a ­ n ia anodowego p o w ie r z c h n io w y c h atomów m e t a lu , że c z o ło p ę k n ię c ia p o s tę p u ­ je z p r ę d k o ś c ią 0 ,1 4 - 0 ,7 jim /s.

E v a n s [10] o ra z E d e le a n u [11] z w r ó c i l i uwagę na m o żliw o śó d y f u z j i wodo­

ru atomowego w y d z ie la ją c e g o s i ę w s t a l l p rz y r e a k o j i k a to d o w e j do s i l n i e o d k s z t a łc o n e j s t r e f y s ą s i a d u j ą c e j z czo łem p ę k n i ę c i a . W y s o k ie o l ś n i e n i e w yw ołane o b e c n o ś c ią wodoru w m ik ro p o ra c h s t w a r z a w a r u n k i do r o z w o ju sz cz e ­ l i n y k o r o z y jn e j na d rod ze s to p n io w e g o r o z p r z e s t r z e n i a n ia s i ę p ę k n ię ó k r u ­ ch ych .

W y n ik i b ad ań p rz e p ro w ad z o n y ch p rz e z N i e ls e n a [12] na!^ k o r o z ją n a p r ę ż e ­ n io w ą s t a l i 18-8 , m etodam i m ik r o s k o p ii e le k t r o n o w e j, z w r ó c i ły uwagę na b a rd z o m ałą g ru b o ść w y iz o lo w a n y c h p ro d u k tó w k o r o z j i- r z ę d u k i l k u d z i e s i ę c i u n an o m etró w , oo w y k lu c z a m o ż liw o ść ic h za o b se rw o w an ia na m ik ro s k o p ie op­

ty c z n y m . N i e ls e n p o s t u l u j e , że p ro m ień k r z y w iz n y na d n ie s z c z e li n y j e s t rz ę d u w ym iarów .atom owych, oo powoduje tam ogromną k o n c e n t r a c j ę n a p r ę ż e ń . Po n a d to p o n iew aż p ro d u k ty k o r o z j i z a jm u ją na o g ó ł w ię k s z ą o b j ę t o ś ć , a n i ­ ż e l i o b ję t o ś ć m e ta lu z n is z c z o n e g o p rz y ic h w y tw o r z e n iu , uważa s i ę , że w y­

n i k a j ą c e s t ą d d z i a ł a n i e r o z k lin o w u ją c e n ie r o z p u s z c z a ln y c h p rod uktów k o r o ­ z j i w y w o łu je d odatkow e n a p r ę ż e n ia , k t ó r e su m u jąc s i ę z n a p r ę ż e n ia m i od ob­

c ią ż e ń z e w n ę trz n y c h o s i ą g a ją w ie lk o ś ć d o s t a t e c z n ą d la p o s tę p o w a n ia p ę k n ię ­ c i a k o r o z y jn e g o .

R o b e rts o n i 1 'e tslm a n [ O ] na p o d s ta w ie a n a l i z y s z e re g u d an y c h d o ś w ia d ­ c z a ln y c h u z y s k a n y c h w b a d a n ia c h stopów Cu o ra z s t a l i 18—8 p r z e d s t a w i l i z u n ifik o w a n y nechanizm s t r u k t u r a l n y m ię d z y k r y s t a li c z n e j i t r a n s k r y s t a l i c z - n e j k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j. P r z y jm u ją o n i , że i s t n i e j ą dwa k o n ie c z n e i w y­

s t a r c z a j ą c e w a r u n k i d la w y s t ą p ie n ia k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j:

- o b ecn o ść d ró g s t r u k t u r a l n y c h , w z d łu ż k t ó r y c h in te n s y w n o ś ć re a g o w a n ia ch em icz nego j e s t duża w p o ró w n an iu z o t a c z a j ą c ą je o snow ą}

- k o n c e n t r a c j a n a p rę ż e ń we w spom nianych o b s z a ra c h p o d w yższ o n e j a k t y w n o ś c i c h e m ic z n e j.

R o b e r ts o n i T e te lm a n p r z y p is u ją duże z n a c z e n ie e n e r g i i b łę d u u ło ż e n ia s t o p u , u w a ż a ją c j ą za c z y n n ik łą c z ą c y w p rz yp ad k u k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j s k ła d ch e m icz n y s t o p u , o d k s z t a łc e n ie o ra z re a k ty w n o ś ć s t o p u . P r z y k ła d o w o , w s to p a c h Cu o w y e o k ie j e n e r g i i b łę d u u ło ż e n ia p ę k n ię c ia m ają p r z e b ie g m ię d z y k r y s t a li c z n y , n a t o m ia s t p rz y n i s k i e j e n e r g i i b łę d u u ło ż e n ia •- tr a n s - k r y s t a l i c z n y .

B a d a n ia k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j w a tm o s fe r z e NH-j przep row ad z one p rz e z T rcm ansa i N u t t in g a [14] na c ie n k ic h f o l i a c h w ykonanych z je d n o fa z o w y ch stopów Cu (m o s ią d z 70/30, Cu - P i C u - A l), k t ó r e r ó ż n ią s i ę z u a c z n ie e n e r­

g ią b łę d u u ło ż e n i a , d o p r o w a d z iły do k o n k l u z j i , że m echanizm p o w staw an ia p ę k n ię ć k o r o z y jn y c h je 3 t w z a s a d z ie id e n t y c z n y ta k d la p ę k n ię ć m ię d z y k ry - s t a l i c z n y c n ja k i t r a n s k r y s t a l i c z u y o h . P ę k a n ie n a s t ę p u je w w y n ik u e l e k t r o ­ ch em icz nego r o z p u s z c z a n ia s t r e f o w y s o k ie j l o k a l n e j g ę s t o ś c i d y s l o k a c j i , k t ó r y m i w p rz y p a d k u p ę k a n ia m ię d z y k r y s t a lic z n e go są g r a n io e z i a r n , zaś p rz y p ę k a n iu t r a n s k r y s t a lic z n y m - s p i ę t r z e n i a d y s l o k a c j i . W y d a je s i ę j e d ­ n a k , że w y n i k i b ad ań p rz e p ro w ad z o n y ch na c ie n k ic h f o l i a c h , s z c z e g ó ln ie w o d n ie s ie n i u dc k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j, n ie mogą b y ć p rz e n o szo n e bez za­

s t r z e ż e ń na m a t e r ia ł y m asywne.

B a d a n ia m ik r o f r a k t o g r a f io z n e przełom ów k o r o z y jn y c h s t a l i n ls k c w ę g lo w e j p rz e o ro w a d z o n t na m ik ro s k o p ie e le k tro n o w y m [1 5 , 16] u j a w n i ł y w y s tę p o w a n ie zarówno m ię d z y k ry s t a li c z n y c h p ę k n ię ć k o r o z y jn y c h , ja k o s k u tk u e le k t r o c h e ­ m icznego r o z p u s z c z a n ia m e ta lu , j a k i p ę k n ię ć m e c h a n ic z n y c h . J a k k o lw ie k pę­

32 J e r z y G u b ała

k a n ie k o r o z y jn e s t a l i n is k o w ę g lo w e j w a tm o s fe r z e ro z tw o ru NH^KCj na w ska­

l i m ak ro sk o p o w e j, a ta k ż e w s k a l i m ik ro sko p u o p ty c z n e g o , c h a r a k t e r m iędzy- k r y s t a l i c z n y , u ja w n io n e p ę k n ię c ia k ru c z e m ech aniczn e c h a r a k t e r y z o w a ły s i ę p rz e b ie g ie m t r a n s k r y s t a l i c z n y m . U ja w n io n e w b a d a n ia c h t r a n s k r y s ta l i c z n e p ę k n ię c ia e i ą g l iw e o d p o w ia d a ły s t r e fo m przełom ów re s z tk o w y c h p ró b e k k o r o ­ z y j n y c h . Cbeonośó k r u c h y c h p ę k n ię ó m e ch a n ic z n y c h r a p o w ie r z c h n i p rz eło m u k o ro z y jn e g o p rzem aw ia za s łu s z n o ś c ią mechanizmów z a k ła d a ją c y c h e ta p o w y , e le k tro c h e m ic z n o - m e c h a n ic z n y p r z e b ie g k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j w s t a l i n is k o - w ę g lo w e j.

2 . Proponow any m echanizm p ę k a n ia k o ro z y jn e g o s t a l i n is k o w ę g lo w e j

Na p o d s ta w ie w yników b ad ań w ła s n y c h 0 5 , 16] w y d a je s i ę m o żliw e zmody­

f ik o w a n ie p r z e d s ta w io n y c h w l i t e r a t u r z e mechanizmów p ę k a n ia k o ro z y jn e g o s t a l i n is k o w ę g lo w s j [ 3 , 7 ] .

Proponow any m echanizm , k tó re g o m odel p rz e d s ta w io n o na r y s . 1 , w y j a ś ­ n i a obeonośó k r u c h y c h p ę k n ię ó m e ch a n ic z n y c h w s t a l i p o d d an ej k o r o z j i n a ­ p r ę ż e n io w e j .

W w y n ik u p ro c e s u k o ro z y jn e g o na w y s o k o e n e r g e ty c z n e j g r a n ic y z i a r n po­

w s t a j e z a c z ą te k p ę k n i ę c i a . P ę k n i ę c i e to r o z w i ja s i ę w z d łu ż g r a n i c y , p rz y czym w o k o l i c y c z o ła p ę k n ię c ia , zakończonego p ro m ien iem rz ę d u ś r e d n ic a t o ­ mowych [12 ] w y s t ę p u je n a d z w y c z a j duże s p i ę t r z e n ie n a p r ę ż e ń . E z i a ł a n i e ob ­ c ią ż e ń z e w n ę trz n y c h u ru ch am ia ź r ó d ła d y s lo k a c y jn e w e w n ą trz z i a r n f e r r y t u . D y s lo k a c je generow ane p rz e z te ź r ó d ła s p ię t r z a n e są pod wpływem n a p rę ż e ń

s t y c z n y c h na e fe k ty w n y c h b a r ie r a c h - w y s o k o k ą to w y c h g ia n ic a c h z i a r n . W w y n i­

ku d z i a ł a n i a m echanizm u Z e n e r a - S tr o h a [1 7 , 18] w s ą s ie d z t w ie g r a n ic z i a r n p o w s ta ją ii i k r o p ę k n ię c ia po w o d u jące ró w n ie ż o d p o w ie d n io duże s p i ę t r z e n i e n a p r ę ż e ń . P o łą c z e n ie p ę k n ię c ia k o ro z y jn e g o z m ik ro p ę k n ię c ie m d y s l o k a c y j ­ nym n a s t ę p u je na d ro d ze p ę k an ia m e ch a n ic z n e g o , p ow od ującego lo k a ln ą r e l a k ­ s a c j ę n a p rę ż e ń i w y j ś c i e d y s l o k a c j i s p ię t r z o n y c h na p ła s z c z y ź n ie p o ś liz g u na p o w ie r z c h n ię p ę k n i ę c i a . P o łą c z e n ie m ik ro p ę k n ię ó u m o ż liw ia k o n t y n u a c ję p ro c e s u k o ro z y jn e g o w z d łu ż g r a n ic y z i a r n , do c h w i l i z b l i ż e n i a do k o l e j n e ­ go m ik r o p ę k n ię c ia d y s lo k a c y jn e g o , p o w s ta łe g o w m ie js c u s t y k u a k t y w n e j p ła s z c z y z n y p o ś liz g u z g r a n ic ą z i a r n a . W c h w i l i p o łą c z e n ia p ę k n ię ó n a s t ę ­ p u je g w ałto w n y w z r o s t s p i ę t r z e n i a n a p rę ż e ń na d n ie m ik r o p ę k n ię c ia d y s lo ­ k a c y jn e g o o ra z n a g łe z w ię k s z e n ie s z y b k o ś c i o d k s z t a ł c a n ia , oo p rz y o b ecn o ś­

c i s k ła d n ik ó w i n t e r s t y c y j n y c h u t r u d n i a j ą c y c h ru c h d y s l o k a c j i s tw a rz a w a­

r u n k i do ro z w o ju k ru c h e g o p ę k n ię c ia m e c h a n ic z n e g o . P ę k n i ę c i e t a k ie może p o łą c z y ó s i ę z k o le jn y m m ik ro p ę k n ię c ie m d y s lo k a c y jn y m a lb o t e ż może za- trzym aó s i ę - n ie o d d a la ją c s i ę z b y t n io od g r a n ic y z i a r n a na s k u te k n i e ­ ró w n o m iern eg o p rz e b ie g u p ro c e s u w p o s z c z e g ó ln y c h z i a r n a c h . N a s tę p u je wów­

c z a s u tw o r z e n ie w a r s t e w u i tle n k ó w na w ie r z c h o łk u p ę k n ię c ia , k t ó r a uniem o­

ż l i w i a k o n t y n u a c ję p ro c e s u k o ro z y jn e g o w tym m ie j s c u . W p rz yp ad k u p o łą c z e ­ n ia m ik ro p ę k n ię ó ma m ie js o e r e l a k s a c j a n a p r ę ż e ń , k o le j n y p ro c e s k o r o z y jn y p o łą c z e n ie p ę k n ię c ia z s ą s ie d n im m ik ro p ę k n ię c ie m d y s lo k a c y jn y m , z a trz y m a ­ n ie p ę k n ię c ia na g r a n ic y z i a r n i t d .

V/ z a s a d z ie , p rz e d s ta w io n y m echanizm k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j j e s t zgodny z mechanizmem K e a t in g a - E v a n sa [ 5 , 6] , gdyż z a k ła d a etapow y p r z e b ie g p ę k a­

n ia k o r o z y jn e g o . I s t o t n ą je d n a k oechą zaproponow anego m echanizm u, r ó ż n i ą ­ cą go od d o ty c h c z a s p u b lik o w a n y oh, j e s t d o p u s z c z e n ie m o ż liw o ś c i ro z w o ju p ę k n ię ó k o r o z y jn y c h w s t a l i n is k o w ą g ło w a j n ie t y l k o w z d łu ż g r a n io z i a r n se n s u s t r i c t o , a l e ta k ż e p o p rzez z i a r n a , w b e z p o ś re d n im s ą s ie d z t w ie g r a ­ n io z i a r n f e r r y t u .

Proponow any mechanizm tłu m a c z y n ie ró w n o m ie rn ą sz yb k o śó r o z p r z e s t r z e n i a ­ n ia p ę k n ię ó k o r o z y jn y c h w zd iu z g r a n io w y s o k o k ą to w y o h . B a d a n ia m e ta lo g r a ­ f i c z n e na m ik ro s k o p ie o p tycz nym w y k a z u ją w n ie k t ó r y c h p rz y p a d k a c h z a ro d k o ­ w an ie p ę k n ię ó k o r o z y jn y c h na w s z y s t k ic h wy s o ko ką t owy c h g r a n ic a oh z i a r n f e r r y t u wy c h o d z ą c y c h na p o w ie r z c h n ię p r ó b k i , Je d n a k r o z p r z e s t r z e n i a n ie ic h w g łą b ma c h a r a k t e r s e le k ty w n y

C.5J.

P ę k n i ę c i a p o s t ę p u ją s z y b c i e j w zd łu ż g r a n ic z i a r n w y k a z u ją c y c h t a k i e r ó ż n ic e w o r i e n t a c j i k r y s t a l o g r a ­ f i c z n e j , k t ó r e w y k lu c z a ją p r z e j ś c i e p o ś liz g u do s ą s ie d n ie g o z i a r n a . Umo­

ż l i w i a to s p i ę t r z e n i e d y s l o k a c j i na g r a n i c y s i a r n d o s t a t e c z n e d la p o w sta ­ n ia m ila o p ę k n ię c ia d y s lo k a c y jn e g o i p r z y s p ie s z a r o z p r z e s t r z e n i a n ie pęk­

n i ę c i a k o r o z y jn e g o . J e ż e l i n a t o m ia s t o r i e n t a c j a z i a r n u m o ż liw ia p rz e c h o ­ d z e n ie p o ś liz g ó w , na g r a n ic y p rz e b ie g a j e d y n ie pow olny p ro c e s e le k t r o c h e ­ m iczn y .

34 J e r a j G u b ała

M echanizm w y j a ś n i a ta k ż e w ię k s z ą o d p o rn o ść na k o r o z ję n a p rę ż e n io w ą s t a ­ l l d r o b n o z ia r n is t y c h . J a k k o lw ie k s t a l e d r o b n o z ia r n is t e p o s ia d a ją dużą s u ­ m aryczn ą p o w ie r z c h n ię w y s o k o e n e rg e ty c z n y c h g r a n ic z i a r n , co z w ię k s z a ic h re a k ty w n o ś ć i w in n o s p r z y j a ć k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j, o b s e rw u je s i ę w n ic h w yż szą o d p o rn o ść na p ę k a n ie k o r o z y jn e n i ż w s t a l a c h g r u b o z i a r n i s t y c h . Wy­

n ik a t o ze z m n ie js z e n ia d ł u g o ś c i l i n i i p o ś liz g u w z i a r n a c h , ró w n o z n acz n e ­ go ze z m n ie js z e n ie m i l o ś c i d y s l o k a c j i s p ię t r z o n y c h na g r a n ic a c h z i a r n p rz y danym n a p r ę ż e n iu , cc u t r u d n ia z a ro d k o w a n ie m ik ro p ę k n ię ć d y s l o k a c y j ­ n y c h . O c z y w iś c ie z ja w is k o t o w ią ż e s i ę b e z p o ś re d n io z p o d w yższen iem g r a ­ n ic y p l a s t y c z n o ś c i w s t a l a c h d r o b n o z ia r n is t y c h .

P r z e d s t a w io n y mechanizm tłu m a c z y ponad to z ja w is k o z w ię k s z o n e j o d p o r­

n o ś c i na p ę k a n ie k o r o z y jn e p rz e s y c o n y c h s t a l i f e r r y t y c z n y c h w p o ró w n an iu ze 3 t a la m i s t a r z o n y m i. W p rz yp ad k u s t a l i p rz e s y c o n y c h w y k a z u ją c y c h s t r u k ­ tu r ę z ło ż o n ą z z i a r n f e r r y t u z n ie z n a c z n ą t y l k o i l o ś c i ą w y d z ie le ń t r z e c i o ­ rz ę d o w y c h , je d y n y m i e fe k ty w n y m i b a r ie r a m i u m o ż liw ia ją c y m i s p i ę t r z e n i e d y s­

l o k a c j i są w yso k o k ąto w e g r a n ic e z i a r n o t a k i e j o r i e n t a c j i , k t ó r a uniem o­

ż l i w i a p rz e c h o d z e n ie p o ś liz g ó w z z ia r n a do z i a r n a . P o n ie w a ż i l o ś ć t a k z o ­ rie n to w a n y c h z i a r n j e s t m a ła , l i c z b a m ik ro p ę k n ię ć d y s lo k a c y jn y c h j e s t n ie ­ w i e l k a . L ic z b ę t ę z m n ie js z a ponad t c z a le ż n o ś ć w i e l k o ś c i n a p rę ż e ń s t y c z ­ n y c h w z ia r n a c h od k ie r u n k u o b c ią ż a n ia p r ć b k i , co p o w o d u je, że c z ę s to n a ­ w e t w p rz y p a d k u o b e c n o ś c i e f e k t y w n e j b a r i e r y n ie wy s t ą p i na n i e j s p i ę t r z e ­ n ie d y s l o k a c j i d o s t a t e c z n e ¿ l a u tw o r z e n ia m ik r o p ę k n ię c ia ze w z g lę d u na z b y t m ałą w ie lk o ś ć n a p r ę ż e n ia s t y c z n e g o . Pow od uje to z m n ie js z e n ie sz y b k o ś­

c i r o z p r z e s t r z e n i a n ia p ę k n ię ć , k t ć r a k o n tro lo w a n a j e s t w ćw czas g łó w n ie p rz e z s z y b k o ść p ro c e s u e le k tr o c h e m ic z n e g o r o z p u s z c z a n ia g r a n ic z i a r c .

W p rz y p ad k u s t a l i s t a r z o n y c h , ob ecn o ść w y d z ie le ń tr z e c io r z ę d o w y c h na g r a n ic a c h z i a r n powoduje sp ad ek o d p o r n o ś c i na p ę k a n ie k o r o z y jn e . W y d z ie ­ l e n i a t a k i e b l o k u j ą s k u t e c z n ie ru c h d y s l o k a c j i , co w p ływ a na zn aczn y w z r o s t i l o ś c i m ik ro p ę k n ię ć d y s lo k a c y jn y c h i powoduje z w ię k s z e n ie s z y b k o ś ­ c i r o z p r z e s t r z e n i a n ia p ę k n ię ć . C z y n n ik ie m s p r z y ja ją c y m w z r o s to w i s z y b k o ś ­ c i p ę k a n ia j e s t n i e w ą t p l i w i e ró w n ie ż w y s tę p o w a n ie d u żych n a p rę ż e ń na g r a ­ n ic a c h m ię d z y fa z o w y ch f e r r y t - c e m e n t y t [ 19] . Z w ię k s z o n e j s k ł o n n o ś c i s t a l i s ta r z o n y o h do u le g a n ia k o r o z j i n a p r ę ż e n io w e j n ie można tłu m a c z y ć o b e c n o ś ­ c i ą d u ż e j i l o ś c i m ik ro o g o iw k o r o z y jn y c h w s t r u k t u r z e s t a l i . Wiadomo b o­

w iem , że w m ia rę w z r o s tu z a w a r t o ś c i w ę g la i r o s n ą c e j i l o ś c i p e r l i t u w s t r u k t u r z e m a le je s k ło n n o ś ć s t a l i do p ę k a n ia k o r o z y jn e g o .

LITERA TU RA

[1 ] D ix S . H . : T r a n s . A IM S , 137. 194C, s . 1 1 .

[2 ] V/aber J . T . , tic D onald H . J . : S t r e s s C o r r o s io n T r a c k in g o f M ild S t e e l , O o r r . T u b l. Co . , P i t t s b u r g h , 1 ? 4 7 .

[3 ] P a r k in s R : S t r e s C o r r o s io n C ro c k in g a c i E m b r it t le m e n t ( r e d . V.'.D.

R c b e r t s c n ) , V / ile y , Hew Y o r k , 1956, s . 14C.

[ 4] U h l i g H . H . : P h y s i c a l M e t a llu r g y o f S t r e s s C o r r o s io n F r a c t u r e ( r e d . T . ’T. R h c d i n ) , I n t e r s c i e r . c e , Her; Y o r k , 1959» s . 1 .

[5 ] K e a t in g P I n t e r n a l S t r e s s e s in lie t a i n and A l l o y s , I n s t , c f 'Pe­

t a l s , L o n d o n , 1948, s . 3 1 1 . [5 ] E v e n s U .H . : j . 7; . , s . 2 9 1 .

[7 ] C n g e ll H . J . , B S u n e l A . : l i t . p o z . 4 , s . 3 4 1 .

[8 j Harwood J . J . : d y s k u s ja nad r e f e r a t e n K . J . E n g e l la i A . Bäume l a JY |#

[9 ] H o ar C . F . , H in e s J . & . : J . Ir o n S t e e l I n s t . , 1 S 2 . 1955, s . 124.

QlC] E v a n s T J.H .: l i t . p c z . 3 , s . 1 58 . [11] E d e le a n u C . : j .v .. s . 1 26 .

Q12] K i e l s e n H . A . : J . w . s . i 2 i .

Ql3] R o b e r ts o n W . D . , T e t e ln a n A . S . : S t r e n g t h e n in g He oh an i s a s in S o l i d s ASM, M e t a ls P a r k , 1952, 3 . 2 1 7 .

[ 1 4j Trom ans E . , H u t t i n g J . : F r a c t u r e o f S o l i d s ( r e d . D .C . D ru c k e r i J . J . G ilm a n ? , I n t e r s c i e n c e , Hew Y o r k , 1 9 5 3 . s . 6 3 7 .

[15] G u b ała J . : P r a c a d o k t o r s k a , E i b l . P o l . ¿ 1 . , G l i w i c e , 1957.

[ 16] B a r t o n J . , G u b ała J . : Z e s z y t y Haukowe P o l . Ś l i s k i e j , M ech an ik a 4 5 , G l i w i c e , 1971, s . 3 7 .

Cl Z] Z e n e r C . : F r a c t u r i n g o f M e t a l s , ASM, 1948, s . 3 . [18] S t r o l l A . H . : A d v . P h y s . , 6 , 1957, s . 4 1 8 .

[ 19] P a r k in s H . H . : K o r o z j a , t . 1 ( r e d . L . L . S h r e i r ) \Vt!T, V/arszawa 1957, s . 9 39 .

J e r g y G u b aia

fc»SK»Ka;H)BAHHHfl ¿¡IXA H KSil ItDi'oa.OHHOIV PACTPLCKl.aAHMfi HUtKOyrJIi.POJU.GTor! OTaJU.

P e 3 » u e

OnnpaiiCb Ha AMTepaTypHiie jaH H tie h pe3yjibTaTH cofiCTseHHtix ncc,ne,noBaHHM 6bUl npeAJIOKeH MOflM&MUHpOBaHHbHi MeXUHH3M p a c : t CCXHBaHHH HM3Koyraepoj,HCToii CTeuiK b ycjioBMHX Koppo3HK ijo a HanpaxeHHeM. IlpefljiaraeMHM MexaHii3M odbHCHii-

eT cym eCTBcaaHiie Ha nouepxHocTH KoposMOHHoro H3A0Ma xpynxnx TpaHCKpwcTaa-

XHHecKHx uexaaiiBecKi-jc TpemtH oCh u i yxeHHKX npn unKpcippaKTcrpa;pii>iecKnx n e ­ on e a c a aHHHx. Oto t uexaHK3u ji3JiiifcTCn M oiHyHKaaneii uexaHH3«a K e a t in g a - E v a r - s a ^KnTM H ra-H B3H caJ, n pe^nojiaraw iaero AByxipasHiiii saeKTpoxHMMHecKo—MexaHB- qeCKHVi XOA K0p03H0HH0r0 paCTpeC KMBaHHH*

A ’ C D IF IS D 13CHAKIS'.; O F THE S T R E S S CCRRCSICfT C IUCKIM G OF !!IL D S T E E L

S u n m a i y

I t h as 'been p re s e n te d a ne'V m echanism o f th e s t r e s s c o r r o s io n c r a c k in g o f m ild s t e e l , based «-n c o n te m p o ra ry t h e o r i e s c o n c e r n in g to t h i s phenome­

na and on th e r e s u l t s o f e l e c t r o n m ic ro s co p e s t u d i e s o f th e c o r r o s io n f r a c t u r e s u r f a c e s . Pro p o se d me char.' 3 snv g i v e s an e x p la n a t io n o f a p re s e n c e o f t r a n s c r y s t a l l i n . e b r i t t l e m e c h a n ic a l c r a c k s on th e s u r f a c e o f - i n t e r c r y - s t a l l i n e s t r e s s c o r r o s io n f r a c t u r e s . The m o d if ie d m echanism has".'many s i m i­

l a r i t i e s w it h t h a t o f th e K e a t in g - E v a n s o n e , a s su m in g e le c t r o c h e ¡fo a l- m e ­ c h a n i c a l p ro c e s s o f th e c o r r o s io n c r a c k i n g .