Giáo trình Ăn mòn và bảo vệ vật liệu - Chương 3: Ăn mòn dưới ứng suất

Ch−¬ng 3

¡n mßn d−íi øng suÊt

§©y lµ tr−êng hîp th−êng gÆp nhÊt trong thùc tiÔn, tæn thÊt g©y ra lªn tíi

28% tæng thiÖt h¹i do ¨n mßn. Hai t¸c nh©n cïng phèi hîp, thóc ®Èy lÉn nhau

lµm ph¸ huû vËt liÖu nhanh h¬n. øng suÊt vµ ¨n mßn ®−îc xem xÐt trong ®iÒu

kiÖn: m«i tr−êng ¨n mßn cã ho¹t tÝnh trung b×nh, kh«ng ®æi vµ øng suÊt kÐo

hoÆc uèn n»m trong vïng ®µn håi.

3.1. ý nghÜa cña ¨n mßn d−íi øng suÊt

øng suÊt t¸c dông ®ång thêi víi ¨n mßn th× c¶ hai ®Òu ®−îc khuÕch ®¹i vµ

g©y nªn ph¸ huû nhanh chãng chi tiÕt (h×nh 3.1a, b, c).

VÝ dô ®iÓn h×nh lµ: vá ®¹n bÞ ¨n mßn øng suÊt lµm mÊt t¸c dông.

VÝ dô kh¸c lµ b×nh chøa nhiªn liÖu N₂O b»ng hîp kim titan bÞ vì g©y tai

n¹n nguy hiÓm do hiÖn t−îng ¨n mßn øng suÊt.

M«i tr−êng: Mçi lo¹i vËt liÖu cã nh÷ng m«i tr−êng ®iÓn h×nh lµm nh¹y c¶m

víi ¨n mßn d−íi øng suÊt.

øng suÊt cã thÓ lµ: c¸c øng suÊt d− h×nh thµnh trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o,

hoÆc do ®Æc ®iÓm cña chi tiÕt (vá ®¹n vµ ®Çu ®¹n) trong vÝ dô trªn vá ®¹n

chÞu kÐo. Tuy c¸c øng suÊt nµy cßn nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi giíi h¹n ®µn håi

cña vËt liÖu chi tiÕt.

3.2. C¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu

H×nh 3.2 tr×nh bµy s¬ ®å mÉu thö víi ®é biÕn d¹ng kh«ng ®æi, h×nh 3.3 víi

t¶i träng kh«ng ®æi vµ h×nh 3.4 cho thÊy c¬ chÕ ph¸ huû khi x¶y ra ¨n mßn

øng suÊt.

3.3. C¬ chÕ ph¸ huû do ¨n mßn øng suÊt

C¬ chÕ ph¸ huû tr×nh bµy trªn h×nh 3.4 cho phÐp quan s¸t sù ph¸t triÓn

cña vÕt nøt theo thêi gian trong ®iÒu kiÖn t¶i träng vµ tèc ®é ¨n mßn kh«ng

®æi.

Oxit

Nøt ngoµ i

a)

Oxit

Nøt ngoµ i

Nøt trong

b)

Oxit

Nøt ngoµ i

c)

Nøt trong

H×nh 3.1. H×nh ¶nh ph¸ huû do ¨n mßn øng suÊt

a. VÕt nøt xuÊt hiÖn vµ c¾t ngang h¹t tinh thÓ; b. VÕt nøt ®i qua biªn giíi h¹t,

xuÊt hiÖn c¸c vÕt nøt trong; c. C¸c vÕt nøt ph¸t triÓn

mÉ u

H×nh 3.2. ¡n mßn øng suÊt víi ®é biÕn d¹ng kh«ng ®æi

P

H×nh 3.3. ¡n mßn øng suÊt víi t¶i träng kh«ng ®æi

mÉ u thö

Nøt

H×nh 3.4. C¬ chÕ ph¸ huû do ¨n mßn øng suÊt

3.3.1. Quan hÖ gi÷a tèc ®é ¨n mßn vµ c−êng ®é øng suÊt K_I

Trªn h×nh 3.5 tr×nh bµy quan hÖ gi÷a c−êng ®é øng suÊt K_Ivµ tuæi bÒn cña

chi tiÕt (hoÆc ng−îc l¹i).

K_I,

MPa.m^1/2

K_IC

(a)

(b)

100

50

K_ISCC

1000

Tuæ i bÒ n, τ →

10

100

(phó t)

H×nh 3.5. Quan hÖ gi÷a c−êng ®é øng suÊt K_Ivµ tuæi bÒn cña vËt liÖu

Ph¸ huû víi trÞ sè K_I> K_IC, trong ®ã K_IClµ ®é dai ph¸ huû cña vËt liÖu khi

cã vÕt nøt.

_ISCClµ hÖ sè c−êng ®é øng suÊt tíi h¹n ®Ó vÕt nøt b¾t ®Çu ph¸t triÓn. Gi¸

K

trÞ tíi h¹n K_ISCCgi¶m khi c−êng ®é øng suÊt K_Ivµ tèc ®é ¨n mßn t¨ng.

Tèc ®é ph¸t triÓn cña hÖ sè c−êng ®é øng suÊt t¨ng khi trÞ sè K_Iban ®Çu

lín.

Trªn h×nh 3.6 lµ mÉu thö cho thÊy gi¸ trÞ cña K_Iphô thuéc vµo c¸c yÕu tè

c¬ häc (M), h×nh häc (B, D vµ α). Ngoµi ra, sù biÕn ®æi cña K_Icßn phô thuéc

vµo tèc ®é ¨n mßn, th«ng qua chiÒu dµi vÕt nøt (a). C¸c ®−êng nÐt ®øt trªn

gi¶n ®å chØ ra khi tèc ®é ¨n mßn lín h¬n.

τ

M

ChiÒ u tè c ® é

¨ n mßn t¨ ng

a

D

VÕ t nøt

B

σ

H×nh 3.6. MÉu thö ¨n mßn øng suÊt H×nh 3.7. Tuæi bÒn phô thuéc

vµo øng suÊt vµ tèc ®é ¨n mßn

K_Iphô thuéc vµo h×nh d¹ng chi tiÕt vµ ®Æc tÝnh cña t¶i träng. Víi dÇm tiÕt

diÖn ch÷ nhËt chÞu t¶i träng uèn (h×nh 3.6), ta cã:

1





^{1/ 2}



4,12.M.

− α³





α³

a

D

K_I=

víi α = 1 −

B.D^{3 / 2}

trong ®ã: M lµ m«men uèn [kg.mm];

a lµ ®é dµi vÕt nøt (thay ®æi theo thêi gian) [mm];

B, D lÇn l−ît lµ chiÒu réng vµ chiÒu cao cña dÇm.

H×nh 3.7 biÓu thÞ tuæi thä cña vËt liÖu khi bÞ ¨n mßn øng suÊt phô thuéc

vµo m«i tr−êng ¨n mßn. Víi cïng øng suÊt, mÉu thö bÞ ph¸ huû nhanh h¬n

trong m«i tr−êng lµm vËt liÖu nh¹y c¶m víi ¨n mßn øng suÊt.

3.3.2. Tèc ®é ph¸t triÓn vÕt nøt

Quan hÖ gi÷a tèc ®é ph¸t triÓn vÕt nøt víi hÖ sè c−êng ®é øng suÊt K_I

(h×nh 3.8) cho thÊy ba giai ®o¹n nèi tiÕp nhau:

Giai ®o¹n I. Ph¸t triÓn vÕt nøt: Tuy tèc ®é ph¸t triÓn lín nh−ng gi¸ trÞ nhá,

hÖ sè c−êng ®é øng suÊt ë thêi ®iÓm nµy cã gi¸ trÞ xÊp xØ K_ISCCcho nªn kh«ng

x¶y ra bÊt kú sù ph¸ huû nµo cña vËt liÖu.

Giai ®o¹n II. Tèc ®é ph¸t triÓn vÕt nøt kh«ng ®æi, qua ®©y ta cã thÓ x¸c

®Þnh ®−îc thêi gian t−¬ng øng víi mçi trÞ sè c−êng ®é øng suÊt ®Ó cã vÕt nøt

cã chiÒu dµi lµ l (∆t = ∆l /V). Ng−îc l¹i biÕt ∆l vµ ∆t ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc

tèc ®é ph¸t triÓn vÕt nøt V = ∆l /∆t.

Giai ®o¹n III. Ph¸ huû x¶y ra tøc thêi v× tèc ®é ph¸t triÓn vÕt nøt qu¸ lín

kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc.

V

10⁻

lgV

2

II

III

I

10⁻

3

10⁻

4

5

4

2

Tè c ® é ¨ n

mßn t¨ ng

5

1

K_ICK_I

K_ISCC

K_I,MPa.m^1/2

20

30

10

H×nh 3.8. Sù ph¸t triÓn vÕt nøt khi H×nh 3.9. Ph¸t triÓn vÕt nøt trong

¨n mßn øng suÊt hîp kim lµm tuabin TiAl6V4

§−êng 1:1000 mV; §−êng 2: 500 mV (ph©n cùc an«t); §−êng 3: 0 mV; §−êng

4: −1000 mV; §−êng 5: −1500 mV (ph©n cùc cat«t)

H×nh 3.9 tr×nh bµy tèc ®é ph¸t triÓn vÕt nøt theo hÖ sè c−êng ®é øng suÊt

vµ tèc ®é ¨n mßn cña hîp kim TiAl6V4.

3.3.3. Quan hÖ gi÷a øng suÊt vµ sù thô ®éng ¨n mßn

Trªn bÒ mÆt thÐp líp oxit lµm thô ®éng ¨n mßn, cã ®é dai ph¸ huû rÊt nhá

1/2

(1-5 MPa.m ). D−íi t¸c dông cña ngo¹i lùc, vËt liÖu cã thÓ biÕn d¹ng nh−ng

líp oxit sÏ bÞ ph¸ huû → nøt. §¸y vÕt nøt lµ an«t do ®ã ¨n mßn sÏ −u tiªn x¶y

ra ë ®¸y vÕt nøt (h×nh 3.10).

σ

¡n mßn

+

H×nh 3.10. N¬i x¶y ra

¨n mßn øng suÊt

C¸c tr−êng hîp c¬ b¶n sau ®©y:

1. NÕu m«i tr−êng ¨n mßn kh«ng nh¹y c¶m víi ¨n mßn øng suÊt th× qu¸

tr×nh t¸i lËp l¹i líp mµng oxit thô ®éng sÏ x¶y ra vµ thÐp sÏ ®−îc b¶o vÖ (h×nh

3.11a).

2. NÕu m«i tr−êng ¨n mßn cã ho¹t tÝnh cao (thóc ®Èy ¨n mßn øng suÊt) th×

kh«ng t¹o l¹i ®−îc mµng thô ®éng, cïng víi øng suÊt, qu¸ tr×nh ¨n mßn sÏ dÉn

tíi ph¸ huû vËt liÖu (h×nh 3.11b).

Mµ ng thô ® é ng

MÆ t tr−î t

Mµ ng thô ® é ng

Kim lo¹ i trÇ n

MÆ t tr−î t

Mµ ng thô ® é ng

Kim lo¹ i trÇ n

bÞ ¨ n mßn

Mµ ng thô ® é ng

t¸ i thiÕ t lË p

MÆ t tr−î t

a)

b)

H×nh 3.11. c¬ chÕ ¨n mßn øng suÊt

H×nh 3.12 m« t¶ c¬ chÕ hçn hîp gi÷a ¨n mßn c¬ häc vµ ®iÖn ho¸. Do t¹o

thµnh MeOHClⁿ⁺.

Cl⁻

Mµ ng thô ® é ng

Cl⁻

H× nh 3.12. Vai trß cñ a anion

Cl⁻lµ m cho mµ ng thô ® é ng

kh« ng thÓ thiÕ t lË p ® −î c

¡n mßn

Cl⁻

3.4. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi ¨n mßn øng suÊt

Qu¸ tr×nh ¨n mßn th−êng khëi ®Çu ë vïng tinh giíi, sù ph¸t triÓn cña qu¸

tr×nh ¨n mßn d−íi øng suÊt kh«ng kh¸c g× víi viÖc ph¸t triÓn vÕt nøt d−íi t¸c

dông cña t¶i träng thay ®æi. Hai yÕu tè nµy khi ®−îc kÕt hîp víi nhau sÏ lµm

cho nguy hiÓm t¨ng lªn gÊp béi.

3.4.1. ¶nh h−ëng cña øng suÊt

øng suÊt nÐn cã t¸c dông h¹n chÕ ¨n mßn øng suÊt. ChØ cã øng suÊt kÐo

cã t¸c dông thóc ®Èy ¨n mßn øng suÊt, do ®ã ë c¸c thïng chøa vÕt nøt do ¨n

mßn øng suÊt chØ ph¸t triÓn ë mÆt ngoµi n¬i chÞu øng suÊt kÐo (h×nh 3.13). §Ó

lµm gi¶m t¸c h¹i cña ¨n mßn øng suÊt, ng−êi ta cã thÓ t¹o øng suÊt nÐn d− ë

mÆt ngoµi b»ng phun bi hoÆc phun c¸t.

Hai nhãm øng suÊt cÇn quan t©m lµ øng suÊt bªn ngoµi (ngo¹i øng suÊt)

vµ øng suÊt bªn trong (néi øng suÊt): øng suÊt bªn ngoµi (øng suÊt th« ®¹i)

ngo¹i trõ c¸c sù cè g©y nªn c¸c tai n¹n, nãi chung ta cã thÓ x¸c ®Þnh còng

nh− chÕ ngù ®−îc. øng suÊt bªn trong kh«ng thÓ ®o ®¹c ®−îc hoÆc rÊt khã

®o ®−îc chÝnh x¸c. Ngµy nay ng−êi ta quan t©m nhiÒu ®Õn néi øng suÊt trªn

líp bÒ mÆt. Néi øng suÊt bÒ mÆt th−êng liªn quan ®Õn c¸c c«ng nghÖ nhiÖt

luyÖn vµ xö lý bÒ mÆt nh− t«i bÒ mÆt, c¸c c«ng nghÖ biÕn cøng b»ng c¬ häc

nh−: phun bi, phun c¸t lµm s¹ch, l¨n Ðp... øng suÊt do xö lý t¹o líp phñ bÒ

mÆt cã thÓ b»ng ®iÖn ho¸ hoÆc b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau, c¸c xö lý

nµy ®Òu cã thÓ g©y øng suÊt c¶ ë líp phñ còng nh− trong vËt liÖu chi tiÕt.

3.4.2. ¶nh h−ëng cña thêi gian

Theo thêi gian qu¸ tr×nh ¨n mßn øng suÊt tr¶i qua c¸c giai ®o¹n kh¸c

nhau:

- Giai ®o¹n ñ bÖnh: ë giai ®o¹n nµy ch−a x¶y ra ®iÒu g×, th−êng kh«ng x¸c

®Þnh ®−îc chÝnh x¸c thêi gian ñ bÖnh dµi bao nhiªu v× nã chÞu ¶nh h−ëng cña

nhiÒu yÕu tè bªn trong vµ bªn ngoµi, nh−ng khi kÕt thóc th× l¹i rÊt ®ét ngét.

- Giai ®o¹n ph¸t triÓn: ë giai ®o¹n nµy tèc ®é ph¸t triÓn cã thÓ nhanh

chËm kh¸c nhau tuú thuéc vµo m«i tr−êng, ®é lín vµ ®Æc ®iÓm cña øng suÊt.

- Thêi gian: Mét mÆt thêi gian cã thÓ ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn ®é lín vµ sù

ph©n bè øng suÊt bªn trong, do ®ã mµ ¶nh h−ëng ®Õn ¨n mßn d−íi øng suÊt.

§Æc biÖt lµ ®èi víi c¸c chi tiÕt b»ng vËt liÖu kim lo¹i sau khi t«i, khi ram vµ

ho¸ giµ. C¸c tæ chøc kh«ng (gi¶) æn ®Þnh cã xu h−íng chuyÓn ®Õn tr¹ng th¸i

æn ®Þnh h¬n, néi øng suÊt sÏ thay ®æi khi cã c¸c chuyÓn biÕn pha nµy.

3.4.3. M«i tr−êng nh¹y c¶m víi ¨n mßn øng suÊt

B¶ng 3.1 tr×nh bµy mét sè lo¹i vËt liÖu vµ c¸c m«i tr−êng lµm vËt liÖu bÞ ¨n

mßn øng suÊt.

B¶ng 3.1. M«i tr−êng nh¹y c¶m víi ¨n mßn øng suÊt cña mét sè vËt liÖu

M«i tr−êng nh¹y c¶m víi

VËt liÖu

¨n mßn øng suÊt

Dung dÞch NaCl+H₂O₂

H¬i vµ dung dÞch NH₃

Hîp kim Dung dÞch NaCl

Hîp kim Cu Dung dÞch amin

N−íc vµ h¬i n−íc

Al

N−íc biÓn, thuû ng©n (Hg)

KhÝ quyÓn, h¬i n−íc

Dung dÞch FeCl₃

Thuû ng©n (Hg)

Dung dÞch NaCl+K₂Cr₂O₇

Hîp kim KhÝ quyÓn, khÝ quyÓn biÓn

Mg

Hîp kim Dung dÞch axit axªtic

Au

Dung dÞch muèi axªtat

N−íc cÊt

Monel NaOH nãng ch¶y

Axit HF

Ni kim lo¹i NaOH nãng ch¶y

Inconel Dung dÞch NaOH

Dung dÞch NaOH

Pb kim lo¹i Axªtat Pb

Dung dÞch MgCl₂, BaCl₂

Dung dÞch NaOH+NaSiO₃

Dung dÞch nitrat

Ca,(NH₄,Na)

Dung dÞch NaCl+H₂O₂

N−íc biÓn

H₂S

ThÐp

cacbon Hçn hîp axit H₂SO₄+HNO₃kh«ng gØ

Dung dÞch HCN

Dung dÞch NaOH+H₂S

N−íc ng−ng tô cã chøa

muèi clorua

Dung dÞc H₂S

N−íc biÓn

Hîp kim láng NaPb

Axit HNO₃®Æc khãi ®á

Hîp kim N−íc biÓn

Ti

Dung dÞch chøa N₂O₄,

metanol + HCl

3.4.4. ¶nh h−ëng cña thµnh phÇn ho¸ häc cña vËt liÖu

C¸c nguyªn tè hîp kim th−êng cã trong thÐp tr−íc tiªn lµ Ni, nguyªn tè

hîp kim quan träng trong thÐp kh«ng gØ austenit. H×nh 3.17 tr×nh bµy ¶nh

h−ëng cña hµm l−îng Ni ®Õn tuæi thä cña chi tiÕt (thêi gian tr−íc khi bÞ ph¸

huû). Ta nhËn thÊy khi t¨ng hµm l−îng Ni th× tuæi thä cña chi tiÕt t¨ng (víi

øng suÊt vµ m«i tr−êng ¨n mßn kh«ng ®æi). Thùc tÕ viÖc t¨ng hµm l−îng Ni

trªn 25% lµm cho gi¸ thµnh rÊt cao vµ thÐp trë thµnh hîp kim c¬ së Ni.

τ, h

Vï ng

ph¸ huû

nøt

1000

100

10

Vï ng kh« ng bÞ

ph¸ huû

1

20

40

%Ni

H×nh 3.16. ¡n mßn øng suÊt g©y

nøt vïng chÞu kÐo

H×nh 3.17. ¶nh h−ëng cña Ni ®Õn tuæi thä cña

vËt liÖu chÞu ¨n mßn øng suÊt

Hîp kim c¬ së Ni cã −u ®iÓm lµ kh«ng bÞ ¨n mßn øng suÊt ë mäi nhiÖt ®é,

do ®ã ®−îc sö dông ®Ó chÕ t¹o ®éng c¬ tuabin cña m¸y bay, tµu thuû. Trong

thÐp, Ni cßn cã t¸c dông t¨ng ®é dÎo, ®é dai cho nªn vai trß cña nã kh«ng

chØ ë viÖc chèng ¨n mßn tinh giíi.

Cabon nãi chung lµm t¨ng nh¹y c¶m cña thÐp ®èi víi ¨n mßn øng suÊt

C¸c nguyªn tè kh¸c nh− Nb lµm t¨ng ¨n mßn øng suÊt; Mo víi hµm l−îng

d−íi 1,5% lµm t¨ng ¨n mßn øng suÊt, nh−ng trªn 4,3% l¹i lµm gi¶m ¨n mßn

øng suÊt. Cr«m nãi chung lµm gi¶m ¨n mßn øng suÊt. C¸c nguyªn tè hîp kim

lµm t¨ng sai lÖch m¹ng tinh thÓ ®Òu lµm t¨ng ¨n mßn øng suÊt do c¶n trë

chuyÓn ®éng cña lÖch.

3.5. Chèng ¨n mßn øng suÊt

− T×m c¸ch t¹o øng suÊt nÐn d− trªn bÒ mÆt vËt liÖu;

− Thay ®æi vËt liÖu cã thÓ ®−îc nh− thay thÐp kh«ng gØ austenit b»ng thÐp

ferit − austenit, dïng c¸c m¸c thÐp cã chøa c¸c nguyªn tè c¶n trë ¨n mßn

øng suÊt nh− Mo, Ni; trung hoµ ¶nh h−ëng xÊu cña anion Cl⁻vµ t¹o mµng

oxit kh«ng dÉn ®iÖn nh− Al₂O₃...

− Dïng chÊt øc chÕ.

C¸c nghiªn cøu chØ ra r»ng thÐp kh«ng gØ austenit nh¹y c¶m víi ¨n mßn

øng suÊt, do c¸c lo¹i thÐp nµy nh¹y c¶m víi ¨n mßn tinh giíi ®· ®−îc ®Ò cËp

ë ch−¬ng 3.

C¸c hîp kim nh«m nh¹y c¶m víi ¨n mßn øng suÊt d¹ng nµy lµ: AlZnMg,

AlZnMgCu, AlMg,... Khi chän chÕ ®é nhiÖt luyÖn thÝch hîp cã thÓ ®iÒu chØnh

suÊt.

Nãi chung hîp kim ®ång nh¹y c¶m víi ¨n mßn trong m«i tr−êng cã

amoniac, vµ m«i tr−êng Èm ë nhiÖt ®é cao. C¸c nghiªn cøu ®· chØ ra r»ng,

øng suÊt:

Cu-Ni < Cu-Si < Cu-Sn < Cu-Al < Cu-Zn

ChiÒu ¨n mßn øng suÊt t¨ng

3.6. HiÖn t−îng gißn do hydro

3.6.1. C¸c nguån ®−a hydro vµo kim lo¹i

- Hydro hoµ tan: Khi nÊu luyÖn

- Hydro bªn ngoµi: Hydro n»m bªn ngoµi (trong m«i tr−êng) th−êng lµ c¸c

c¸c tr−êng hîp sau: c¸c chai khÝ nÐn hydro, c¸c c«ng tr×nh ®−îc b¶o vÖ cat«t,

trong qu¸ tr×nh b¶o vÖ lu«n t¹o thµnh khÝ hydro trªn bÒ mÆt chi tiÕt.

KhÝ hydro hoµ tan trong kim lo¹i th−êng tÝch tô ë c¸c vïng tËp trung cña

lÖch, do ®ã lµm ng¨n c¶n chuyÓn ®éng cña lÖch vµ vËt liÖu bÞ gißn: tÝnh gißn

do hydro th−êng thÓ hiÖn râ nÐt trong kho¶ng nhiÖt ®é tõ −100 ®Õn 100^oC.

tö tho¸t ra tõ ph¶n øng khö cat«t → ®¸y vÕt nøt lµm nøt t¨ng.

H

cat« t

H

an« t

3.6.3. C¸c biÖn ph¸p chèng gißn hydro

Chän vËt liÖu kh«ng nh¹t c¶m víi gißn hydro ®Æc biÖt lµ n¬i th−êng tiÕp

xóc víi khÝ hydro.

¶nh h−ëng cña cÊu tróc tÕ vi hîp kim. Sau khi t«i hîp kim Ýt bÞ gißn hydro.

Sö dông chÊt øc chÕ: O₂, H₂O, SO₂trung hoµ ¶nh h−ëng cã h¹i cña H₂S, mét

chÊt lµm thóc ®Èy qu¸ tr×nh gißn hydro.

3.7. ¡n mßn mái

Cïng víi øng suÊt thay ®æi (th−êng lµ theo chu kú), hiÖn t−îng ¨n mßn

lµm cho giíi h¹n mái cña vËt liÖu gi¶m ®i nhiÒu. Sù ph¸ huû vËt liÖu do ¨n

qu¸ tr×nh ¨n mßn mái víi t¶i träng thay ®æi theo chu kú (h×nh 3.19).

P_MA

X

P_a

P_MIN

T

H×nh 3.19. §Æc ®iÓm cña t¶i träng trong ¨n mßn øng suÊt

Gäi T lµ chu kú ®Æt t¶i träng, f lµ tÇn sè ®Æt t¶i träng, f = _T¹, biªn ®é cña t¶i

P_max− P_min

träng lµ P_a, ta cã:

P_a=

2

N





P

−

P





∑

max



1

^min

T¶i träng trung b×nh P_tb=

2N

N lµ sè chu kú ®Æt t¶i träng (chó ý P_min< 0).

§Ó t¹o líp thô ®éng ¨n mßn, c¸c s¶n phÈm ¨n mßn nh− oxit, cacbonat,

hydroxyt,... cña kim lo¹i ph¶i b¸m ch¾c trªn bÒ mÆt. Khi c¸c s¶n phÈm nµy

gißn, dÔ bÞ nøt khi chÞu t¶i träng thay ®æi th× vËt liÖu nh¹y c¶m víi ¨n mßn

mái. NghÜa lµ ¨n mßn t¹o ra c¸c vÕt nøt vµ thóc ®Èy sù ph¸ huû mái x¶y ra

nhanh h¬n, t¶i träng lµm ph¸ huû líp thô ®éng ®Ó ¨n mßn x¶y ra nhanh h¬n.

VËt liÖu ®iÓn h×nh nh¹y c¶m víi ¨n mßn mái trong m«i tr−êng khÝ quyÓn lµ

nh«m (h×nh 3.20). Khi chÞu t¶i träng thay ®æi theo chu kú, líp oxit nh«m trªn

bÒ mÆt gißn, do vËy c¸c vÕt nøt xuÊt hiÖn rÊt nhanh. Khi kim lo¹i mÊt líp oxit

b¶o vÖ th× lËp tøc bÞ oxy ho¸, cø nh− vËy vËt liÖu nhanh chãng bÞ ph¸ huû, sè

chu kú ®Æt t¶i träng cho phÐp nhá.

P_tb

P_th

ThÐp

Nh« m

10⁶

10³

10⁹

N

H×nh 3.20. ¡n mßn mái nh«m vµ thÐp trong kh«ng khÝ

ThÐp do Ýt nh¹y c¶m víi ¨n mßn mái, tõ t¶i träng trung b×nh tíi h¹n (P_th)

cho thêi gian phôc vô cña vËt liÖu hay cßn gäi lµ tuæi thä cña vËt liÖu. §èi víi

c¸c vËt liÖu nh¹y c¶m víi ¨n mßn mái, khi c−êng ®é cña t¶i träng t¨ng (lùc

lín hoÆc tÇn sè ®Æt lùc t¨ng) th× tuæi thä cña vËt liÖu gi¶m (h×nh 3.21). T−¬ng

tù, khi tèc ®é ¨n mßn t¨ng th× tuæi thä cña vËt liÖu gi¶m (h×nh 3.22).

P_tb

ChiÒ u tè c ® é ¨ n mßn t¨ ng

P_tb

ChiÒ u t¶ i trä ng t¨ ng

10³

10⁶

10⁹

N

10³

10⁶

10⁹

N

H×nh 3.21. ¶nh h−ëng cña

t¶i träng ®Õn tuæi thä cña

vËt liÖu N

H×nh 3.22. ¶nh h−ëng cña tèc ®é

¨n mßn ®Õn tuæi thä cña vËt liÖu N

3.8. ¡n mßn - xãi mßn, mµi mßn

¡n mßn-xãi mßn lµ hiÖn t−îng t¨ng tèc ®é ¨n mßn do chuyÓn ®éng t−¬ng

®èi gi÷a m«i tr−êng ¨n mßn vµ bÒ mÆt vËt liÖu. Khi t¨ng tèc ®é chuyÓn ®éng

t−¬ng ®èi th× tèc ®é ¨n mßn t¨ng. Qu¸ tr×nh xãi mßn lµm ph¸ huû dÇn bÒ mÆt,

trªn bÒ mÆt vµ cuèi cïng lµ ph¸ huû tõng m¶ng bÒ mÆt.

¡n mßn-mµi mßn lµ mét d¹ng ph¸ huû mµng thô ®éng do sù chµ x¸t gi÷a

hai bÒ mÆt r¾n lµm t¨ng tèc ®é ¨n mßn. T−¬ng tù nh− khi ¨n mßn-xãi mßn,

khi tèc ®é t¹o líp thô ®éng lín h¬n hoÆc b»ng tèc ®é mµi mßn th× vËt liÖu

kh«ng nh¹y c¶m víi ¨n mßn mµi mßn.