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admin

2017-01-11 15:12:46

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부식피로[corrosion fatigue]

금속․합금에 반복응력이 가해지면 정적인 응력에서는 파단되지 않는 낮은 응력에서도 일정한 반복회수 후에 파단되어 버린다. 이 현상을 피로파괴라고 하여 기계부품의 파괴원인의 하나로서 중요하다. 환경이 부식성이면 피로파괴는 더욱 진행되기 쉬우므로, 이 경우를 특히 부식피로라고 부르고 있다.

피로에 의한 파괴의 모습을 나타내기 위해 그림에 나타난 S-N곡선이 쓰인다. 종축은 반복으로 가해지는 응력(S)을, 횡축은 반복회수(N)를 나타내고 있고, 곡선 좌측의 영역에서는 파되되지 않으나 곡선을 넘어 우측의 영역에서는 파괴가 생기는 것을 나타내고 있다. 철강재료(A)와 알루미늄과 같은 비철금속재료(B)를 비교하면 철강재료는 비철금속재료보다 높은 응력에 견디고, 게다가 반복회수를 증가시켜도 파괴되지 않는 한계응력을 볼 수 있다. 이 데이터는 공기 중에서 측정한 것으로 해수 속과 같은 부식성 환경에서는 (C)에 나타난 대로 파괴까지의 반복회수는 감소하고, 철강재료에서도 한계응력값이 없어져 얼마간 낮은 응력에서도 반복회수가 증가하면 언젠가는 파괴되어 버린다. 피로파괴에서는 우선 표면에 균열이 발생하면 이 균열이 내부로 전파되므로, 표면에 균열을 발생시키지 않도록 다양한 표면처리를 함으로써 피로수명을 연장시킬 수 있다. 공기 중 피로수명을 개선하는 데는 침탄, 질화, 고주파담금질에 의해 표면을 단단하게 하거나 숏피닝에 의해 압축응력을 도입하는 방법이 사용되고 있지만, 부식피로수명을 개선하는 데는 표면의 내식성을 향상시키는 방법이 채용된다. 또 환경 중의 부식요인을 제거함으로써 부식피로수명은 공기 중의 피로수명에 가까워질 수 있다. 물 속 용존산소의 제거나 캐소드방식(防蝕)에 의해 부식피로수명을 대폭으로 개선시킬 수 있다.