Cтраница 2
Для того же времени, что и в предыдущем случае, показана предельная стадия изменения напряжений. Она возможна, если напряжения после окончания структурных превращений невелики, а температура окончания превращений велика. При этом термические напряжения от последующего охлаждения всех слоев не только компенсируют исходные напряжения эпюры 4, но и вызовут собственные напряжения сжатия в поверхностном слое и растяжения в сердцевине, как в рассмотренном ранее случае остывания диска. [16]
В литературе имеются интересные данные о влиянии ингибиторов, главным образом органического происхождения, на состояние собственных напряжений в покрытиях. Однако в данном случае интерес представляют не те ингибиторы, которые добавляют в электролиты и которые могут повлечь увеличение собственных напряжений до 500 %, а лишь те добавления, которые снижают собственные напряжения растяжения пли даже ведуг к появлению собственных напряжений сжатия. Так, по мнению Строка и Карлсона, Бреннера с сотрудниками и Кушнера, сахарин и паратолуолсульфамид могут не только снять собственные напряжения растяжения, но и вызвать собственные напряжения сжатия. Филлипс и Клифтон, а также Диггайн, Хоар и Арроус-мит и Сег, занимались выяснением действия таких добавок на собственные напряжения, пластичность и твердость покрытий. [17]
Собственные напряжения сжатия могут даже увеличивать прочность, за исключением тех собственных напряжений, которые возникают в процессах трансформации ( напряжения превращения), как это имеет место при закалке. В тех случаях, когда имеются напряжения превращения, возникают такие соотношения, при которых играет значительную роль ряд других факторов ( водородная хрупкость, высокая чувствительность к насечке) - Наиболее благоприятны для прочности детали те случаи, когда: на основной материал с собственными напряжениями сжатия наносят гал ьванические покрытия тоже с собственными напряжениями сжатия. Хорошие результаты получаются при условии, если отсутствуют упомянутые состояния гальванически обрабатываемого материала ( отсутствие напряжений превращения), которые возникают после термообработки. Такого благоприятного в отношении прочности состояния стараются достигнуть искусственно, добиваясь при помощи струи дроби собственных напряжений сжатия в покрытиях, обладающих собственными напряжениями растяжения. Такого рода опыты проделал Альмен с никелированными образцами и установил ( рис. 107), что прочность никелированных и затем обработанных дробеструйкой стержней после испытания вращающегося образца на многократный знакопеременный изгиб оказалась выше прочности стержней из основного материала. [18]
Собственные напряжения первого рода могут возникнуть под действием растворенного в осажденном металле водорода, вследствие разложения неустойчивых гидридов металла и возможного сокращения объема, а также вследствие посторонних включений крупных частиц. Возникновение преимущественно собственных напряжений второго рода следует отнести прежде всего за счет помех, происходящих при поликристаллическом росте вследствие различной ориентации на границах зерен и субзерен. Включенные добавки электролитов, в первую очередь создающие блеск, или продукты их разложения могут значительно повысить собственные напряжения второго рода, которые частично потом становятся заметными, как собственные напряжения первого рода. Иногда ( прежде всего при никелевых покрытиях) ингибиторы могут привести к снятию собственных напряжений растяжения или даже к превращению их в собственные напряжения сжатия, ( см. стр. [19]
В то время как собственные напряжения гальванических покрытий при непрерывной нагрузке образцов и деталей обычно проявляются незначительно, их влияние при пластичных деформациях уже сильнее, а при переменной нагрузке эти напряжения часто оказываются значительными. Если принять ( упрощая положение), полное отсутствие собственных напряжений у основного материала, то окажется, что у деталей, гальванические покрытия которых обнаруживают собственные напряжения растяжения, предел усталости всегда оказывается сниженным. Напротив, у покрытий с собственными напряжениями сжатия предел усталости в известных случаях повышается. Если же в основном металле уже имеются собственные напряжения растяжения ( что почти всегда наблюдается у шлифованных деталей), то предел усталости деталей, покрытия которых обнаруживают собственные напряжения растяжения, оказывается сниженным сильнее, чем в случае отсутствия собственных напряжений в основном металле. Собственные напряжения сжатия гальванических покрытий могут компенсировать имеющиеся собственные напряжения растяжения основного металла. [20]
В настоящее время невозможно механическим путем определить собственные напряжения в хромовых слоях. Возникающие в хромовых покрытиях значительные собственные напряжения растяжения, имеющие для прочности решающее значение, обусловлены объемной усадкой, являющейся результатом разложения при комнатной температуре неустойчивых гидридов хрома. Этот факт и связанное с ним объяснение возникновения различных по виду сеток трещин в зависимости от типа электролита и условий осаждения были наиболее ясно изложены Снейвли. Он определил вычислением ( на основании рентгеновских исследований микроструктуры) сокращение объема при разложении гидридов в среднем на 16 %; с ростом толщины слоя это ведет к таким усадочным напряжениям, что прочность электролитического хрома на отрыв оказывается превышенной и слой разрывается при одновременном снятии напряжения. В результате образуется сетка трещин. На основании интересных наблюдений Брпттина и Смита следует считать, что осаждение хрома происходит послойно и на уже растрескавшийся слой накладывается новый слой, который полностью перекрывает трещины нижележащего слоя. На рис. 111 представлена поверхность покрытия из твердого хрома толщиной 50 мкм ( 250 г / л СгО3 - Ь2 5 г / л H2SO4, 40 а / дм2, 55 С), протравленная электролитически в течение 5 мин в растворе едкого натра. Кроме ясно видных трещин на поверхности, видны также почти полностью заросшие трещины нижележащего слоя. Так как одновременно с расширением трещин и частичным снятием напряжения разложение гидридов в верхнем слое еще не закончилось, могут действовать собственные напряжения растяжения, относящиеся к общему сечению покрытия. Кроме того, при толстых хромовых покрытиях возможно, что опорное действие слоя частично компенсирует оставшиеся собственные напряжения растяжения. Крайние значения этих напряжений указывает в своем обзоре Зух. Он утверждает, что в первые минуты осаждения хрома в покрытии возникают собственные напряжения растяжения величиной 1245 - 1382 Мн / м 2 ( 127 - 141 кГ / мм2), которые в дальнейшем снимаются в результате образования трещин. Возникновение собственных напряжений сжатия он считает возможным при толщинах слоя, превышающих 50 мкм. [21]