Сопротивление усталости всех конструкционных материалов в большой степени зависит от химической агрессивности окружаю­щей среды. В условиях эксплуатации многие детали машин и эле­менты сооружений подвергаются коррозионному воздействию ок­ружающей атмосферы или других газовых или жидких сред.

Степень влияния коррозионных повреждений поверхности де­талей на сопротивление усталости зависит от свойств материала и среды, характера нагружений и времени. Предварительное перед испытаниями коррозионное воздействие на образцы не столь опасно как одновременное действие коррозионных и меха­нических факторов. Кривая усталости при коррозионных воздей­ствиях на металл никогда не выходит на горизонталь. Она сни­жается с ростом числа циклов или времени испытаний. В пределе можно считать, что как бы ни были малы переменные напряжения, они приведут к разрушению образца при достаточно большом числе циклов испытаний. Следовательно, при коррозионной усталости нельзя установить предела выносливости, а можно лишь говорить о предельном сопротивлении усталости при ограниченном числе циклов (например, на базе 107 или 5-Ю7 циклов).

В лабораторных условиях для испытаний на коррозионную усталость применяют машины, в которых испытуемый образец либо постоянно находится в соответствующей газовой или жид­кой среде, либо периодически. Например, для испытаний в жид­ких средах нашла распространение машина ЦК-2 системы Куд­рявцева с неподвижным вертикально расположенным образцом 1 (рис. 14) в сосуде 2. На верхний конец образца, как на ось, наде­вается штанга 3, приводимая во вращение через поводок 5 элек­тродвигателем 6. На штангу 3 насаживаются П-образные грузы 4 различной массы. Круговой изгиб образца вызывается центробеж­ной силой неуравновешенной на штанге массы.

При коррозии металла, не находящегося под действием пере­менных нагрузок, продукты коррозии, накопляясь на поверх­ности, замедляют коррозионный процесс. При переменных напря­жениях продукты коррозии не могут прочно удерживаться на поверхности, окисная пленка растрескивается и создаются бла­гоприятные условия для усиления коррозии и превращения общей коррозии в местную. Характерной особенностью коррозионного процесса является превращение равномерной коррозии в неравно­

го

мерную, развивающуюся преимущественно на участках с макси­мальными напряжениями. Коррозионно-усталостные трещины мо­гут идти как по границам зерен металла, так и по телу зерен. В большинстве случаев образуются разветвления и пучок трещин, как это показано на рис. 15.

Многочисленными исследованиями установлена коррозионно­усталостная прочность различных углеродистых и легированных сталей, а также других конструкционных материалов (алюми­ния, титана и др.) в различных коррозионных средах (в воздухе с различными загрязнениями и различной влажностью, воде и других средах).

В табл. 2 приведены характерные данные по коррозионно­усталостной прочности для различных сталей 1154]. Как видно из таблицы, снижение усталостной прочности сталей в результате коррозионного воздействия тем резче, чем прочнее сталь. При испытаниях в пресной воде углеродистые и легированные стали обладают приблизительно одинаковым сопротивлением устало­сти. Резко отличаются от этой группы по сопротивлению корро­зионной усталости нержавеющие стали.

Значительное влияние на усталостную прочность металличе­ских конструкций оказывает и атмосферная коррозия. Скорость атмосферной коррозии резко возрастает с увеличением влажности воздуха, а также с увеличением содержания в атмосфере различ­ных агрессивных газов (S02, Cl2, НС1 и др.). По исследованиям, проведенным в ЦНИИТМАШе А. В. Рябченковым [154], сопро-

тивление усталости образцов стали 45 менялось в значительной степени с изменением влажности и загрязненностью воздуха S02 (табл. 3).

Влажный воздух с примесью S02 вызвал понижение сопроти­вления усталости на 19%. При этом следует учесть, что столь существенное понижение усталостной прочности было установлено при сравнительно коротком времени испытания (2 Ю7 циклов). Даже относительная влажность воздуха может существенно ска­заться на результатах усталостных испытаний. Известны, напри­мер, опыты с алюминиевым сплавом, который понизил долговеч­ность в 3 раза только за счет увеличения относительной влаж­ности окружающего воздуха от 5 до 95%.

Известны различные методы повышения коррозионно-уста­лостной прочности (помимо уменьшения химической агрессии среды) и в первую очередь - общие методы защиты металлов от коррозии — различные защитные покрытия (смазка, покраска, химические и гальванические покрытия, эмалирование и др.)

Хорошие результаты для деталей машин получают при при­менении поверхностных упрочняющих обработок, вызывающих благоприятные остаточьые напряжения (поверхностной наклеп, поверхностная закалка, термохимические обработки) Значи­тельный эффект дает электрохимическая защита с применением так называемого протектора, т. е. материала, имеющего более от­рицательный электродный потенциал, чем металл защищаемого объекта [68, 69]. При протекторной защите (обычно цинковой) местные гальванические пары, вызывающие коррозию, умень­шаются или совсем перестают действовать на защищаемый объект.