CC BY
16
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ
УДК 621.357.77
СКЛОННОСТЬ К ЛОКАЛЬНЫМ ВИДАМ КОРРОЗИИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
В.В. Семенычев, канд. техн. наук, Р.К. Салахова, канд. техн. наук (Ульяновский научно-технологический центр ФГУП ВИАМ,
e-mail: lab2viam@mail.ru)
Исследована склонность к межкристаллитной и расслаивающей коррозии образцов, вырезанных из различных зон крупногабаритных полуфабрикатов алюминиевых сплавов. Установлено, что структурная неоднородность сплава по толщине полуфабриката приводит к различной степени склонности образцов к локальным видам коррозии. Проведена статистическая обработка данных и выведены уравнения регрессии.
Ключевые слова: алюминиевые сплавы, межкристаллитная коррозия, расслаивающая коррозия, уравнение регрессии.
Susceptibility of Large-Size Aluminium Alloy Semifinished Items to Local Corrosion. V.V. Sem епуеИеу, R.K. Salakhova
Susceptibility of samples cut from different areas of large-size aluminium alloy semifinished items to intergranular and exfoliation corrosions has been investigated. It has been found that structural heterogeneity through the thickness of the alloy leads to
various degrees of sample susceptibility to local types of corrosion. Statistical analysis "(i?)-
of the data was made and the regression equations were derived.
Key words: aluminium alloys, intergranular corrosion, exfoliation corrosion, regression equation.
Известно, что высокопрочные сплавы системы Д1-7п-Мд-Си (наряду со сплавами серии дуралюмин) относятся к основной группе сплавов, широко применяемым для силовых элементов планера с целью снижения массы благодаря наивысшей удельной прочности (отношение предела прочности к плотности). При этом сплавы должны одновременно обладать необходимым уровнем таких эксплуатационных свойств, как вязкость разрушения, сопротивление усталости, коррозионная стойкость и другие, которые обеспечивают надежность и безопасность эксплуатации конструкции [1-4].
Применение крупногабаритных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов поставило перед коррозионистами задачу изучения особенностей коррозии материала по его сечению, что вызвано повышенной структурной неод-
нородностью таких полуфабрикатов [5-7]. Изучение коррозионной стойкости образцов, вырезанных из различных зон по высоте полуфабриката, обусловлено еще и тем, что именно эти зоны после механической обработки образуют поверхность готовой детали.
В качестве объекта исследований выбраны крупногабаритные полуфабрикаты из следующих сплавов: Д16чт (прессованная полоса, панель, профиль), 1161Т (панель), В95пчТ2 (прессованная полоса), В93пчТ3 (штамповка), 1973Т2 (плита).
Известно, что основным фактором, влияющим на величину и характер локальной коррозии алюминиевого сплава, является его структурная однородность [8-10]. С целью исследования влияния структурной неоднородности крупногабаритных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов на склонность к межкристал-
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ
Рис. 1. Схема вырезки образцов:
1 - подповерхностные;2 - полусредние;3 - сердцевинные
литной (МКК) и расслаивающей коррозии проверяли на образцах, вырезанных по высоте темплетов. На рис. 1 представлена обобщенная схема вырезки образцов и предложенная нами терминология по расположению образцов относительно осевой линии по высоте темплета.
Склонность образцов к МКК оценивали согласно ГОСТ 9.021 [11], а к РСК согласно ГОСТ 9.904 [12]. Глубину проникновения МКК в материал определяли на поперечных шлифах с помощью металлографического микроскопа ММР-4 при 150-кратном увеличении. Результаты этих измерений подвергали статистической обработке [13] с целью получения уравнения регрессии, характеризующего зависимость между глубиной залегания образца в полуфабрикате и глубиной МКК. При этом за линию отсчета принимали осевую линию, делящую темплет по высоте пополам. В связи с тем, что в работе исследовали однотипные полуфабрикаты с различным
Таблица 1
Уравнения расчета глубины МКК в зависимости от удаления образца относительно осевой линии
Номер Вид Уравнение
партии полуфабриката регрессии
10372 Прессованная У = 0,12 - 0,001Х1
полоса
5931 Панель У = 0,28 - 0,003Х1
5928 То же У = 0,07 - 0,001Х1
6947 -//- У = 0,28 - 0,006 Х1
7762 У = 0,44 - 0,008Х1
5986 У = 0,26 - 0,004 Х1
12386 У = 0,15 - 0,003Х1
(в пределах ТУ) содержанием меди была так же дана оценка влияния концентрации меди на глубину проникновения МКК [14].
Оценку глубины проникновения межкрис-таллитной коррозии для сплава Д16чТ проводили на образцах, вырезанных из семи полуфабрикатов различных партий (одной прессованной полосы и шести панелей), причем для каждой партии испытывали по пять образцов. Статистическую обработку результатов измерений глубины МКК в зависимости от удаления образца относительно осевой линии проводили отдельно для каждой партии материала. Полученные уравнения регрессии приведены в табл. 1.
Обобщенное уравнение для всех партий панелей имеет вид:
У = 0,24 - 0,004Х1,
(1)
где У - глубина проникновения МКК, мм;
Х1 - удаление образца от осевой линии полуфабриката, мм.
Следует отметить, что полученный коэффициент корреляции(г = -0,38)приведенной зависимости значим на 1 %-м уровне, так как по абсолютной величине он меньше критического коэффициента корреляции гкр = 0,26.
Приведенный статистический анализ свидетельствует о том, что глубина проникновения межкристаллитной коррозии возрастает от поверхности полуфабриката к середине, то есть склонность сердцевины полуфабриката к МКК выше, чем его поверхностных зон, о чем свидетельствует и отрицательное значение коэффициента корреляции. На рис. 2 показан вид образцов, вырезанных из различных зон полуфабриката и прошедших испытания на склонность к межкристаллитной коррозии.
Наличие однотипных панелей из сплава Д16чТ различных партий позволило выявить влияние содержания меди в сплаве на интенсивность межкристаллитной коррозии. В табл. 2 показано содержание меди в различных партиях панелей из сплава Д16чТ.
В результате статистической обработки полученных результатов выведено уравнение регрессии, характеризующее глубину проник-
-Ф-
-Ф-
-Ф-
-Ф-
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ
а
в
Рис. 2. Межкристаллитная коррозия на образцах из сплава Д16чТ (панель):
а - подповерхностный; б - полусредний; в - сердцевинный, х150
новения межкристаллитнои коррозии в зависимости от содержания меди в сплаве:
У = 0,35Х2 - 1,26,(2)
(2)
где У - глубина проникновения МКК, мм;
Х2 - содержание меди в сплаве, %.
Для этой зависимости значение коэффициента корреляции составило г = 0,71, он также значим на 1 %-м уровне, так как критическое значение коэффициента корреляции составляет гкр = 0,25. Следовательно, изменение содержания меди даже в пределах ТУ влечет и изменение склонности сплава к МКК: чем выше содержание меди, тем глубже проникает межкристаллитная коррозия [15].
Таблица 2
Содержание меди в панелях
из сплава Д16чТ
Номер партии Содержание меди, % (Х2)
5931 4,27
5928 4,2
6947 4,51
7762 4,56
5986 4,27
12386 4,06
Таблица 3
Результаты испытаний на РСК образцов из сплава Д16чТ (панель, партия 7762)
Наименование образцов Площадь отслоений, % Диаметр отслоений, мм РСК, балл
Подповерхностные Полусредние Сердцевинные 30 70 90 4 5 5 5 6 8
Совместное решение выведенных уравнений (1 и 2) позволило получить зависимость, характеризующую глубину проникновения МКК одновременно и от места вырезки образца по высоте полуфабриката, и от содержания в нем меди:
У = 0,175Х2 - 0,002Х1 - 0,51.
(3)
Обозначения в уравнении (3) такие же, как и в уравнениях (1 и 2).
Испытания на расслаивающую коррозию образцов из сплава Д16чТ, вырезанных из тех же полуфабрикатов партий 10372, 5931, 5928, 6947, 5986 и 12386, показали, что все они независимо от места их вырезки прокор-родировали до 7-го балла. Площадь отслоений составила 80-90 %, а диаметр отслоений - порядка 5 мм, растрескивания образцов по торцам не отмечено. Таким образом, расслаивающая коррозия оказалась не чувствительной как к месту вырезки образца по высоте полуфабриката, так и к содержанию меди в сплаве. Исключение составили образцы, вырезанные из панели партии 7762 с максимальным содержанием меди (4,56 %), на которых прослеживается закономерность повышения интенсивности расслаивающей коррозии от поверхности полуфабриката к его сердцевине. В табл. 3 представлены результаты проведенных испытаний на РСК образцов, вырезанных из различных зон по высоте полуфабриката.
На образцах этой партии видны существенные различия в интенсивности расслаивающей коррозии различных зон вырезки. Образцы, расположенные ближе к поверхности полуфабриката, поражены РСК в меньшей степени, чем сердцевинные, причем РСК наружной стороны подповерхностного образца имеет меньшую интенсивность коррозии,
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ
Рис. 3. Расслаивающая коррозия на образцах из сплава Д16чТ (панель, партия 7762):
а - подповерхностный;б - полусредний;в - сердцевинный
чем сторона того же образца, обращенная к сердцевине. На рис. 3 показаны образцы, прошедшие испытания на склонность к расслаивающей коррозии.
Склонность образцов из сплава В95пчТ2 к межкристаллитной и расслаивающей коррозии определяли на образцах, изготовленных из прессованной полосы (партии 8444 и 6954). Проведенные испытания на МКК и последующие металлографические исследования показали, данный вид полуфабриката не склонен к этому виду коррозии. Также высокую стойкость проявили образцы из этого сплава и к расслаивающей коррозии, она оценивается 1-2 баллом независимо от зоны вырезки образа.
Испытания штамповок из сплава В93пчТ3 (партии 3394, 1104, 1933, 11096) на склонность к межкристаллитной и расслаивающей коррозии также проводили на образцах, вырезанных из различных зон полуфабриката. Результаты исследования позволили установить отсутствие склонности образцов этого сплава к межкристаллитной коррозии и высокое сопротивление расслаивающей коррозии, так как их склонность к РСК оценивается 1-2 баллом, образцы лишь изменили свой цвет. Следовательно, штамповки из сплава В93пчТ3 проявили высокую стойкость к МКК и РСК.
Коррозионные испытания сплава 1973Т2 проводили на образцах, вырезанных из плит партий 19043, 19055, 19051, 19126, 19089,
19056, 9663, 19044, 19430, 19410. Металлографические исследования, проведенные после испытаний образцов на межкристаллитную коррозию, не выявили склонности этих образцов к МКК не зависимо от их места вырезки. Испытания на склонность к расслаивающей коррозии показали, что площадь вспучивания образцов из сплава 1973Т2 на различных партиях составила от 20 % (19043, 19055, 19051, 19044) до 50 %(19126, 9663, 19089, 19056, 19430, 19410), растрескивания по торцам не отмечено, при этом диаметр очагов поражения РСК не превысил 2 мм, что затрудняет определение балла склонности к РСК. Эти испытания позволили установить, что различий в интенсивности РСК сердцевинных, полусредних и подповерхностных образцов практически нет.
Проведенные коррозионные испытания образцов крупногабаритных полуфабрикатов из сплава Д16чТ позволили констатировать, что сердцевинная зона полуфабриката в большей степени склонна к межкристаллитной коррозии, чем поверхностная, также показано влияние изменения содержания меди в пределах ТУ на глубину проникновения МКК. Здесь же следует отметить, что испытания на РСК также проявили чувствительность к месту вырезки образца по высоте полуфабриката: чем ближе образец к сердцевине, тем выше его склонность к расслаивающей коррозии.
Образцы из сплавов В95пчТ2 (прессованная полоса), В93пчТ3 (штамповка) и 1973Т2 (плита) не проявили склонности к межкрис-таллитной коррозии. Полуфабрикаты из сплавов В95пчТ2 и В93пчТ3 не чувствительны также к расслаивающей коррозии.
Таким образом, методами ускоренных испытаний изучена коррозионная стойкость образцов, вырезанных из различных зон по высоте полуфабриката, так как именно эти поверхности после механической обработки могут образовывать поверхность готовой детали.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // В сб.: Авиационные ма-
териалы и технологии: Юбилейный науч.-технич. сб. (приложение к журналу «Авиационные материалы и технологии»). - М.: ВИАМ. 2012. С. 7-17.
-Ф-
-Ф-
"Ф
-Ф-
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ПОКРЫТИЯ
2. Антипов В.В., Сенаторова О.Г., Ткаченко Е.А., Вахромов Р.О. Алюминиевые деформируемые сплавы // Там же. С. 167-182.
3. Каримова С.А., Жиликов В.П., Михайлов А.А.
и др. Натурно-ускоренные испытания алюминиевых сплавов в условиях воздействия морской атмосферы // Коррозия: материалы, защита. 2012. № 10. С. 1-3.
4. Сенаторова О.Г., Грушко О.Е., Ткаченко Е.А. и др. Новые высокопрочные алюминиевые сплавы и материалы // Технология лёгких сплавов. 2007. № 2. С. 17-24.
5. Жиликов В.П., Каримова С.А., Лешко С.С., Чесноков Д.В. Исследование динамики коррозии алюминиевых сплавов при испытании в камере солевого тумана (КСТ) // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 4. С. 18-22.
6. Семенычев В.В. Коррозионная стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов в условиях морского субтропического климата // Технология легких сплавов. 2007. № 4. С. 138-142.
7. Аболихина Е.В., Семенец А.И., Еретин А.П. Коррозионная стойкость обшивок нижних панелей внутри кессонов крыла самолётов Ан-24, Ан-26 // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. 2009. № 41. С.76-91.
8. Скорняков В.И., Антипов В.В. Инновационный характер сотрудничества ОАО «КУМЗ» и ФГУП
«ВИАМ» // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 2. С. 11-14.
9. Крымский С.В., Автократова Е.В., Ситди-ков О.Ш., Маркушев М.В. Межкристаллитная коррозия алюминиевого сплава Д16Т после криопрокатки и старения // Письма о материалах. 2012. Т. 2. С. 227-230.
10. Синявский В.С., Калинин В.Д., Уланова В.В. Коррозионная стойкость алюминиевых сплавов для навесных вентилируемых фасадов // Технология лёгких сплавов. 2008. № 2. С. 107-114.
11. ГОСТ 9.021-74. Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на межк-ристаллитную коррозию.
12. ГОСТ 9.904-82. Единая система защиты от коррозии и старения. Сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на расслаивающую коррозию.
13. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В.
Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. - 141 с.
14. Семёнов А.М. Легирование медью и магнием двойных А!-1_1-сплавов с целью изменения кор-розионно-электрохимических характеристик // Технология лёгких сплавов. 2008. № 1. С. 102-106.
15. Калинина Н.Е., Кавац О.А., Калинин В.Т. Коррозионная стойкость модифицированных литейных алюминиевых сплавов // Авиационно-космическая техника и технология. 2009. № 10 (67). С.142-145.
-Ф
-Ф-
