ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние водорода на механические свойства эмалировочной стали из "Металл для эмалирования Издание 2 " Водород, попадающий в металл при травлении, злектрохимиче ской и других видах обработки, вызывает его охрупчивание. Проблема водородной хрупкости металла изучается широко и отражена в обширной литературе [И, 65, 66, 92, 95, 96, 98, 124, 132—137]. В этих работах представлены данные о механизме водородной хрупкости и факторах, влияющих на ее развитие, а также о способах предупреждения водородного воздействия и т. п. [c.86] Существуют различные теории и гипотезы, объясняющие явление водородной хрупкости. [c.86] Одна из распространенных теорий, выдвинутая в работах Цапфе, Феста и Ойена 92], объясняет это явление внутренним давлением молекулярного водорода в несовершенствах металла. Основываясь на исследованиях внутреннего трения технического железа, насыщенного водородом, и железа, содержащего С и N, авторы 92] считают, что анормальные пики на кривых для железа, насыщенного водородом, связаны с образованием большого количества новых дислокаций под давлением молекулярного водорода, возникающего в зародышах, микротрещинах и микропустотах. Это и создает хрупкость металла, которая, однако, исчезает с течением времени. [c.86] В работе Петч и Стейблз выдвинута адсорбционная теория водородной хрупкости, согласно которой водород, адсорбирующийся на возникающих дефектах, способствует образованию трещин. Адсорбционная теория развивается в работах Я. М. Потак, хотя этот автор не относит водород к поверхностно активным веществам, но считает, что водород способствует зарождению микротрещин и, как следствие этого, хрупкому разрушению. [c.86] После приложения нагрузки к образцу происходит следующее изменение электросопротивления в первый момент оно мгновенно возрастает [аЬ), затем остается некоторое время постоянным Ьс), после чего значительно возрастает, пока металл не разрушается (ск). С повышением температуры испытания время инкубационного периода (Ьс) сокращается, а электросопротивление увеличивается. Следовательно, с повышением температуры увеличивается диффузионная подвижность водорода, что приводит к сокращению времени хрупкого разрушения. [c.87] В конечном итоге, автор этой гипотезы считает, как и авторы работы [92 ], что водородная хрупкость металла вызвана давлением молекулярного водорода вследствие скапливания его в микропорах, на границах фаз, в зародышах трещин, представляющих собой коалесценцию дислокаций. Уменьшение времени инкубационного периода с повышением температуры свидетельствует о том, что атомы водорода быстрее перемещаются к зародышевым трещинам, а существование такого периода — о диффузионном характере этого процесса. [c.87] Дальнейшее развитие этой точки зрения получило в работах Г. В. Карпенко [124], К. В. Попова [133, 134], где выдвигается гипотеза о блокировании скользящих дислокаций, объясняющая сильное снижение пластичности наводороженного металла. [c.87] Исследование водородной хрупкости эмалировочной стали представляет интерес с двух позиций определения служебных характеристик эмалированных изделий, работающих под напряжением, и оценки способности стали взаимодействовать с водородом в связи с появлением рыбьей чешуи на эмалевом покрытии. [c.88] Подверженность партий стали 08кп водородному охрупчиванию, различно склонных к рыбьей чешуе в производственных условиях, исследована в работе [138] (табл. 13). [c.88] Чувствительность стали к водородному охрупчиванию оценивали по потере пластичности при статическом растяжении и числа перегибов на угол 90° в обе стороны по технологической пробе ОСТ 1688. Насыщение стали водородом происходило в процессе травления в 10%-ной На504 при == 70° С, поэтому переменным фактором являлось время травления. Установлено, что стали, склонные к рыбьей чешуе, наиболее чувствительны к водородному охрупчиванию — у них потеря пластичности и числа перегибов по сравнению с исходным состоянием составляет 25—40 и 50—60% соответственно после травления в течение 10 мин (рис. 37, табл. 14). [c.88] П р И м е ч а п и е. В числителе — сталь склонна к рыбьей чешуе в знаменателе пе скло 1иа. [c.88] не склонные к указанному пороку после травления по такому же режиму, снижают относительное удлинение на 2—4%, а число перегибов на 10—20%. Из рис, 37 видно, что минимум на кривых изменения пластичности и числа перегибов соответствует продолжительности травления 10 мин. За это время травления поверхностные дефекты еще остаются, они не стравливаются и выполняют функцию ловушек водорода. Вследствие этого сталь значительно насыщается водородом и максимально охрупчивается (табл. 15). Можно полагать, что имеется прямая связь между склонностью стали к рыбьей чешуе при эмалировании. [c.89] Об охрупчивании стали можно также судить по виду диаграммы растяжения. Известно, что у охрупченных сталей площадка текучести не обнаруживается. На рис. 38 показан вид диаграмм растяжения стали после травления в 10%-ной Н2504, разное время. Видно, что на кривой 2 площадка текучести отсутствует, когда сталь испытывает наиболее сильное охрупчивание после травления в течение 10 мин. [c.89] Следовательно, для улучшения эмали-руемости сталей, подверженных водородному охрупчиванию и рыбьей чешуе, необходимо проводить более глубокое травление — увеличивать продолжительность или применять травильные растворы с более высокими окислительными свойствами (табл. 16), что подтверждается данными заводской практики. [c.89] Для определения, в какой форме водород (молекулярный или атомарный) является ответственным за появление дефекта рыбья чешуя при эмалировании стали, автором был рассчитан коэ( )фициент ди( )фузии водорода прн / — 20° С. [c.89] Примечание. В скобках указаны значения, характеризующие сталь, не склонную к этому дефекту. [c.90] Вернуться к основной статье