ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние металлургических факторов на разрушение из "Достижения науки о коррозии и технология защиты от нее. Коррозионное растрескивание металлов " Теперь рассмотрим вопрос о том, каким образом на процесс индуцированного водородом растрескивания влияют металлургические факторы. Обсуждаться будет, в основном, феноменология, но включен и ряд замечаний о механизмах влияния рассматриваемых факторов. Здесь уместно еще раз подчеркнуть, что мы не считаем, что существует один водородный механизм , действующий во всех случаях если он и есть, то данными, подтверждающими его существование, мы пока не располагаем. Напротив, как показывает рис. 52, взаимодействие водорода с микроструктурой и связь его поведения с типом разрушения представляются весьма многообразными. [c.136] Самый простой вид водородного разрушения обусловлен водородом, растворенным в решетке металла, и может, например, объясняться, как еще в 1926 г. предложил Пфайль [330], ослаб--ляющим воздействием водорода на силы когезии металлической решетки [318, 321, 322]. Это воздействие будет особенно сильным наиболее напряженной области материала у вершины трещины. Из термодинамических соображений [319] следует, что в таких областях растворимость водорода возрастает. Поскольку утверждается, что условия упругой деформации у вершины затрагивают только несколько атомных слоев материала [332], то необходимое количество водорода вполне может быть обеспечено без привлечения механизмов переноса, только за счет процессов, изображенных на рис. 49 (в случае трещины, имеющей непосредственный выход в окружающую среду). Эта ситуация представлена на рис. 52 линией, обходящей процессы переноса. [c.136] Важной микроструктурной особенностью являются, несомненно, границы зерен, о чем свидетельствуют и часто встречаюш,иеся случаи интеркристаллитного растрескивания. При этом точно не известно, накапливается ли водород на границах зерен, ослабляя межатомные связи, или рекомбинирует, образуя Hj, или же механизм его влияния иной. Правда, разрушение, связанное с образованием Н2 является наименее вероятным. Присутствие на межзеренных границах ингибиторов рекомбинации водорода должно усиливать его накопление и ускорять разрушение материала, что и наблюдается [12, 239, 258]. В тех случаях, когда большое значение имеет дислокационный транспорт водорода, микро-структурные особенности, сокращающие длину соскальзывания в пределах зерен, будут понижать и концентрацию водорода на межзеренных границах. Именно так, согласно предположению объясняется влияние дисперсоидов на никелевые сплавы [238, 259]. Другим фактором, вызывающим интеркристаллитное разрушение материала, может быть присутствие на границах частиц выделений и включений, что обсуждается ниже. [c.137] Водород способен накапливаться и на границах между матрицей и выделениями, особенно если последние некогерентны. Наличие водорода может уменьшать прочность этой границы раздела, облегчая тем самым зарождение растрескивания. Если же количество водорода достаточно велико, то он может способствовать росту полостей на границе раздела за счет повышения давления Нг. Последний случай возможен при дислокационном переносе водорода, если он быстрее доставляется к границам выделений, чем уходит от них путем диффузии. С такой точки зрения интерпретировались случаи вязкого разрушения, ускоренного присутствием водорода [72, 74, 124]. При этом не уточнялось, влияет ли водород на зарождение или на рост полостей. Однако наблюдающееся во многих случаях уменьшение размеров лунок на поверхностях разрушения в водороде [74, 84, 124] позволяет предположить, что присутствие водорода отражается главным образом на зарождении полостей. Пример таких результатов показан на рис. 54. Эффекты, связанные с накоплением водорода на частицах предполагались и в ряде других случаев [63, 334, 335J. Поэтому важно было бы продолжить исследования влияния типа и ориентации включений в ферритных сталях [26, 59]. Число работ по этой теме возрастает, поскольку в материалах, применяемых на практике, желательно добиться вязкого типа разрушения. [c.137] Описанные здесь модельные представления будут для иллюстрации развиты применительно к нескольким системам сплавов. При этом рассмотрение не претендует на исчерпывающий характер, а служит лишь примером. [c.139] Сплавы этого класса представляют простейший, в некоторых отношениях, случай, поскольку их поведение при водородном охрупчивании можно относительно легко связать с простыми физикометаллургическими свойствами. Как уже указывалось, имеющиеся данные позволяют предполагать (правда, не с полной уверенностью), что связанные с водородом потери пластичности обусловлены присутствием включений и выделений [72, 74, 87]. Последовательность событий при этом, по-видимому, такова. Дислокации, несущие водород, при деформации скапливаются около частиц, в результате чего динамически может создаваться высо кая локальная концентрация водорода [314]. Часть этого водорода может освобождаться в результате перекрывания полей напряжений дислокаций, а еще часть водорода будет захвачена включением [314]. Когда на растягиваемом образце начинает формироваться шейка, водород принимает участие в локальных процессах, и может либо снижать прочность границы раздела частица/матрица, либо стабилизировать малые полости или трещины, образующиеся в частицах, либо проникать в полости растущие вокруг частиц и содействовать их росту, за счет внутреннего давления Нг. Отметим, что последнее взаимодействие начинается только на стадии образования шейки. Все перечисленные процессы могут облегчать и ускорять обычное вязкое разрушение и делать его возможным при меньшей деформации, что, в свою очередь, соответствует потере пластичности и уменьшению относительного сужения, или же ускоренному растрескиванию при испытаниях на КР. Весь ход событий можно проследить по рис. 52. [c.139] Поведение аустенитных нержавеющих сталей вызывает и ряд важных вопросов, на которые пока нет ответа. Например, связан ли эффект введения больших добавок 81 или Т1 со структурными изменениями (т. е. стабилизацией б-феррита), или же он обусловлен влиянием ЭДУ растворенных примесей в растворе. Как уже отмечалось, мы склоняемся в пользу первой точки зрения, однако в данном случае и в настоящее время эффекты ЭДУ нельзя вычеркнуть из рассмотрения. [68, 94]. Не выяснена до конца и роль б-феррита при КР, а именно — препятствует ли он растрескиванию из-за своей вязкости и пластичности, или же по той причине, что его электрохимические свойства затрудняют повторное заострение вершины трещины. Наконец, детального изучения требует и влияние марганца на процесс индуцированного средой охрупчивания ввиду усиливающегося интереса к возможности замещения марганцем никеля и хрома, вызваннного все возрастающей дефицитностью и стоимостью последних. Не исключено также, что более эффективными заместителями окажутся добавки Мп-Ь -f 81 или какие-либо другие комбинации. [c.140] Мы отмечали важность планарности скольжения в сплавах на основе Ре и N1, связанной с разрезанием выделений. Большое значение имели бы дальнейшие исследования зависимости такой планарности от металлургических факторов и предшествующей термообработки материала. Интересно было бы исследовать и влияние тех же факторов на потери когерентности выделений, что помогло бы лучше понять природу корреляции, представленной на рис. 54, и природу интеркристаллитного разрушения рассматриваемых материалов (при условии, что это разрушение связано с дислокационным транспортом водорода к границам зерен [259]). Заслуживает более тщательного изучения и отрицательное влияние ц- и б-фаз в таких сплавах на стойкость к индуцированному внешней средой охрупчиванию. Необходимо выяснить, обусловлен ли этот эффект присутствием ингибиторов рекомбинации водорода на межфазных границах, или же водород вызывает охрупчивание самих фаз. [c.141] Что касается ферритных микроструктур, то здесь имеется много важных аналогий [39] в поведении нелегированных и низколегированных, а также аустенитных нержавеющих сталей при экспозиции в водороде, включая наблюдения вязкого разрушения с уменьшением относительного сужения [24, 40]. Встречаются и многочисленные различия. Однако имеющееся сходство позволяет предположить, что в ферритных сталях протекают процессы, аналогичные описанным при обсуждении аустенитных сталей. Дальнейшее исследование этого вопроса имеет большое значение. Диффузия в о. ц. к. решетке протекает гораздо быстрее, чем в нержавеющих сталях, однако только весьма тщательные эксперименты могут установить, насколько здесь действительно необходимо привлекать представление о дислокационном переносе водорода. [c.143] Вновь повторим, что важность и широкое использование таких примесей, как N1, Сг и Мо, требует всестороннего изучения роли и поведения этих элементов во всех сталях. Исследования, выполненные до сих пор, можно считать в лучшем случае предварительными. [c.143] Мы полагаем, что в действительности важны обе эти возможности [68]. Значение характера скольжения обусловлено наличием переноса водорода по дислокациям. Если дислокационный перенос сопровождается разрезанием упрочняющих выделений, то скольжение является сильно планарным и на границах может накопиться значительное количество водорода. Последую-игее влияние этого водорода будет зависеть от характера выделений на границах, поскольку эти выделения будут служить центрами накопления водорода и, следовательно, зародышами разрушения [173. 328, 353]. Таким образом, мы считаем, что конкуренция двух процессов, обусловленных характером внутренности зерна и зернограничными выделениями соответственно, просто отражает две стороны одного и того же явления, при условии, что в нем действительно принимает участие водород. Следовательно, мы, присоединяемся к тем исследователям, которые в большинстве случаев (по крайней мере отчасти) связывают поведение алюминия при КР с водородом [169—173, 179, 183, 328, 329, 354—358]. [c.144] Вернуться к основной статье