ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Отпускная хрупкость и межкристаплитное разрушение при повышенных температурах из "Обратимая отпускная хрупкость стали и сплавов железа " В последние годы для решения вопроса о том, почему межкристаллитная внутренняя адсорбция таких примесей как Р, ЗЬ, Аз и их аналогов из IV—VIВ групп таблицы Менделеева вызывает развитие отпускной хрупкости, а углерод или бор, адсорбируясь на границах зерен, напротив, повышают межзеренное сцеплен 1е, привлекаются методы квантовой химии и физики твердого тела [186—193]. [c.157] Первой в серии работ, посвященных разработке электронных моделей ослабления когезии при развитии отпускной хрупкости, была работа Лоша [186], отметившего, что у всех опасных примесей на внешних р-орбиталях меньше шести электронов, т.е, они не заполнены. [c.157] Известно, что для р-орбитали характерна резко выраженная пространственная направленность, электронное облако Имеет форму трех объемных восьмерок, ориентированных по осям х, у, г. Поэтому опасные примеси могут образовать направленные ковалентные связи с атомами переходных металлов за счет перекрытия -орбиталей металла и р-орбиталей примеси. [c.157] Образование сильно поляризованнь1х направленных химических связей привлекается [294] и для объяснения атомных механизмов влияния серы на охрупчивания сталей. [c.158] Образование ковалентных связей M[s) — (/э) способствует хрупкому межзеренному разрушению по двум причинам. [c.158] Эта модель представляет интерес для объяснения роли опасных примесей при медленном докритическом росте трещин. В этом случае время релаксации, связанное с переходом примеси в положение ковалентной связи Гд g fDj Dj — коэффициент гетеродиффузии примеси по поверхности разрушения), соизмеримо со временем т f g/v прорастания трещины на величину д W скорость трещины), Облегчение роста быстрых хрупких трещин W м/с) эта модель объяснить, по-видимому, ие может. [c.160] Здесь (/ ) — одноэлектронная волновая функция для у -той орбитали 7 — число электронов на этой орбитали, а суммирование ведется только по молекулярным орбиталям, вклад в которые дают атомные орбитали как примеси, так и металла. Контуры равных значений построены для плоскости, заштрихованной в кластере (рис. 66), включающей атом примеси / и два равноудаленных от него атома yM (Z) и М(2). При переходе от контура к контуру Р/ д изменяется в два раза. [c.161] а по отношению к N1 фосфор даже менее электроотрицателен, чем к Ре. Если учесть, что по имеющимся данным, не Сг, а N1 в наибольшей степени склонен к совместной с Р адсорбции на границах зерен при отпускной хрупкости (см. гл. I, II), то станет ясно, что охрупчивающая роль фосфора не только в железе, но и в легированных сталях, в рамках модели [190] удовлетворительного объяснения не получила. [c.163] Ситуация существенно прояснилась пбсле появления серии работ Ха-шимото и др. [191-193], в которых рассмотрена атомная и электронная структура границ зерен в сплавах Ре — Р и Ре — В. [c.163] Бор на границах зерен, как оказалось [192, 193], повышает плотность электронов, принимающих участие в образовании прочных связующих Ре(3 У) — В 7р) орбиталей, не влияя на связи Ре — Ре между ближайшими и более далекими от него соседями, что связано в значительной степени сего расположением позиции -внедрения в кластерах на границах зерен. [c.164] В соответствии с приведенными результатами можно ожидать, что чем более электроотрицательной по отношению к металлу-растворителю является примесь, тем сильнее будут гетерополярные связи М — I на границах зерен и слабев металлические связи между ближайшими к примеси и более далекими от нее атомами металла, т.е. сильнее охрупчивающее действие примеси. [c.164] Однако чрезвычайно важна также роль взаимного расположения атомов М л I на границах зерен. Поэтому трудно ожидать хорошей корреляции между охрупчивающим действием разных примесей и химической разностью электроотрицательностей, найденной, например, по известной шкале Полинга. По данным работы [186] видно, что электроотрицательность опасных примесей металлоидов действительно выше, чем железа и никеля, но она также выше для примесей внедрения бора и углерода (2,0 и 2,5, соответственно), которые по экспериментальным данным повышают межзеренное сцепление в железе и никеле. [c.164] Направление, связанное с проведением квантовомеханических расчетов (химических связей на границах зерен с адсорбированными примесями), учитывающих энергетически выгодную структуру границ, представляется в настоящее время чрезвычайно перспективным для выясне-нения фундаментальных механизмов охрупчивания границ зерен при развитии отпускной хрупкости. [c.164] По современным представлениям два основных механизма коррозионного растрескивания под напряжением в электролитах - это анодное растворение и водородное охрупчивание [150, 197], которые часто трудно резделить. Эти механизмы взаимосвязаны, однако качественно различны. Рассмотрим вначале влияние отпускной хрупкости на коррозионное растрескивание в условиях контроля скорости разрушения анодным растворением а затем в системах, где разрушение связано с водородом, попадающим в металл из электролита или газовой фазы. [c.165] Железо, углеродистые, а также многие низколегированные стали разрушаются по границам зерен по такому механизму во многих средах щелочных, нитратных, фосфатных, карбонатных и кислотных водных растворах. В большинстве случаев в этих системах происходит и межкристаллитная коррозия [ 197, 198]. [c.165] Хондрос и Ли, изучавшие влияние межкристаллитной адсорбции Р, 8Ь, 8п, Аз и других примесей на коррозионное растрескивание особо чистой мягкой углеродистой стали с 0,15 % С в 5 М растворе N4 N03, также связывают специфику действия разных примесей в первую очередь с разной скоростью анодного растворения металла [ 201 ]. [c.166] Такая модель кажется слишком упрощенной, поскольку не учитьизает динамический характер процессов, происходящих в вершине трещины в условиях коррозии под напряжением. Между тем известно, что растворение здесь преимущественно идет на свежей поверхности дислокационных ступенек, образуемых при пластической деформации, при наличии покровного пассивирующего металла слоя продуктов реакции (обычно окислов) на берегах трещины, причем коррозионное растрескивание наблюдается лишь при вполне определенном соотношении между скоростью образования, растворения и репассивации новой поверхности. В связи с этим влияние примесей, адсорбированных на границе зёрна, на коррозионное растрескивание может быть связано также и с влиянием на свойства пассивирующего слоя, и на морфологию ступенек деформации. [c.168] Вернуться к основной статье