ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Восстановление механических свойств наводороженной стали при старении из "Прочность стали в коррозионной среде " Изменение свойств стали вследствие наводороживания обратимо. Если концентрация водорода в стали не достигла некоторого критического значения, механические свойства стали могут полностью восстановиться путем достаточно длительного старения, т. е. вылеживания металла при комнатной температуре. Если же концентрация водорода превзошла критический уровень, восстановление свойств стали происходит только частично. [c.86] Старение наводороженной стали объясняется удалением (десорбцией) водорода, растворенного в решетке металла. Следовательно, этот процесс можно ускорить, повышая температуру и понижая давление наружной среды. Наиболее эффективно происходит десорбция водорода в вакууме при температуре 600—650° С (вакуумная экстракция). Кроме указанных факторов, скорость десорбции определяется также свойствами стали — ее химическим составом, структурой, степенью деформации. [c.86] Критический уровень концентрации водорода, вьппе которого не наблюдается полного восстановления свойств стали путем старения, соответствует появлению необратимых изменений в структуре металла, вызванных высоким давлением молекулярного водорода в коллекторах, появлением трещин, расслаивания и т. п., а также обезуглероживанием (декарбонизацией) и разрыхлением границ зерен в случае высокотемпературного наводороживания. Водород, заключенный в коллекторах, не поддается полному устранению из металла даже при вакуумной экстракции при определенных условиях давление водорода в коллекторах даже увеличивается за счет миграции растворенного водорода из решетки стали в коллекторы. Таким образом, при старении и вакуумной экстракции устраняется в основном только водород, растворенный в решетке в виде протонов. Оставшийся после этого в коллекторах молекулярный водород до определенных значений давления не влияет непосредственно на механические свойства стали причиной хрупкости, не устраняемой старением, являются микроскопические трещины, вызванные действием молекулярного водорода при определенном соотношении между давлением в коллекторе и свойствами стали. [c.86] Существует представление [11], что путем старения нельзя удалить весь водород из стали, наводороженной электролитически, однако восстановить механические свойства стали возможно. Это мнение безусловно справедливо для некоторых концентраций водорода. Очевидно, что небольшое количество водорода, находящееся в коллекторах в молекулярном состоянии и не поддающееся дегазации, не..вызы-вает изменения механических свойств стали при условии, что давление в коллекторах не привело еще к образованию тпетпин. Поэтому наводороживание при корроЗТПГй травлении, обычно не вызывающее критических концентраций водорода, является более благоприятным в отношении старения, чем катодное наводороживание при значительных плотностях тока, что подтверждают опыты [48] по восстановлению старением пластических свойств наводороженной стали в результате коррозии. Эти опыты, описанные во введении, показали почти полное восстановление пластических свойств стали после старения (см. фиг. 5). [c.87] По мнению Мима и Мидута [214], в результате старения скорее всего восстанавливается ударная вязкость затем приходят в норму показатели внутреннего трения процесс же восстановления пластических свойств металла происходит наиболее медленно. [c.87] Химический состав и структура стали определяют растворимость и поглощение водорода сталью, а также влияют и на проявление эффекта водородного охрупчивания. [c.88] Наибольшее влияние содержания углерода на механические свойства стали, наводороженной из газовой фазы высокотемпературным способом, наблюдается при его содержании около 0,9—1,0% [120]. При электролитическом наводороживании влияние легирующих элементов на склонность закаленной стали (0,3—0,45% С) к хрупкому разрушению исследовалось Я- М. Потаком [123]. Им установлено резко отрицательное влияние марганца на хрупкую прочность наводороженной стали. Эта отрицательная роль марганца проявилась как на образцах, закаленных в воду,так и на образцах, закаленных в масло. Образцы, закаленные в воду, при некотором содержании марганца хрупко разрушались при наводороживании стали даже при отсутствии внешней нагрузки, только в результате действия внутренних напряжений. Наиболее чувствительной к водородной хрупкости оказалась марганцовистая сталь 65Г при ее обработке до твердости HR 50. Все попытки устранить влияние наводороживания на прочность пружинных шайб Гровера, изготовляемых из этой стали при твердости, близкой к HR 48—ГО, положительных результатов не дали. [c.88] Было отмечено повышение водородной хрупкости стали при добавках в сталь хрома. Легирование стали кремнием, а также загрязнение стали фосфором не изменило ее сопротивления хрупкому разрушению при наводороживании. Легирование стали никелем, молибденом и вольфрамом увеличивает ее сопротивление хрупкому разрушению при наводороживании. [c.88] Наводороженная углеродистая сталь У10 с высокой твердостью, хотя и повышает свои свойства в результате отпуска при 200°, однако не восстанавливает их до исходного значения. [c.88] Подобные результаты показаны также и другими исследователями [И, 145, 197]. Они подтвердили, что наименьшее снижение пластических свойств в результате наводороживания имеет место у сталей с наиболее термодинамически устойчивой структурой, например у зернистого или тонкопластинчатого перлита. [c.89] Наибольшая водородная хрупкость наблюдается у сталей мартен-ситной структуры. [c.89] Из этих данных следует, что для получения стали, наиболее стойкой к водородной хрупкости, необходимо производить такую термообработку, при которой фазы находились бы в равновесии без пересыщения распределение их должно быть равномерным и обеспечивать минимальную поверхностную энергию. Необходимо также стремиться к получению стали с минимумом дефектов и с наиболее совершенной решеткой. [c.89] Скорость деформации влияет на механические характеристики на-водороженной стали. Это явление имеет большое значение как при кратковременном, так и длительном статическом нагружении, а также при ударном и циклическом нагружении. [c.89] Потак [123] определил влияние водорода на работу разрушения стали при быстром и медленном нагружении. Наводорожива-ние производилось в 20%-ном растворе серной кислоты при плотности тока 2. Как наводороженные, так и ненаводороженные образцы подвергались испытанию на изгиб со скоростью деформации 360 000 мм мин и 1,5 мм мин. Результаты исследования приведены в табл. 8. [c.89] Как видно из таблицы, действие водорода на механические свойства стали сильно проявляется только при сравнительно малых скоростях нагружения. [c.89] При разрушении стали с большой скоростью приложения нагрузки эффект влияния водорода почти полностью исчезает. [c.89] Аналогичные результаты были получены японскими исследователями [120], определявшими влияние скорости деформации на водородную хрупкость стали при скоростях деформаций 4 и 85 mmImuh, а также при ударном растяжении. При последнем виде нагружения влияния водородной хрупкости обнаружено не было. [c.90] Вернуться к основной статье