Водородная хрупкость, механизм

Описаны современные методы наводороживания и водородной хрупкости сталей при осаждении гальванических покрытий. Обобщены представления о механизмах процесса абсорбции водорода катодной основой при формировании электролитического осадка. Дан детальный анализ методов снижения и устранения наводороживания и водородной хрупкости сталей при гальванической обработке. Приведены практические рекомендации по контролю процесса наводороживания и водородной хрупкости высокопрочных и пружинных сталей. [c.318]

По-видимому, не играют существенной роли в развитии данного вида коррозии и наличие аммиака в питательной и котловой водах, а также другие факторы, выдвинутые для объяснения этих явлений, в том числе и водородная хрупкость. Описанные выше случаи ракушечной коррозии не согласуются ни с одной из указанных точек зрения па механизм процесса разрушения кипятильных и экранных труб. [c.212]

Предложено несколько различных теорий, объясняющих механизм обволакивания. Часто считают, что такой процесс связан с повышением концентрации растворенных веществ в тонком слое котловой воды, примыкающем к поверхности нагрева с большой удельной тепловой нагрузкой. Полагают, что этот слой с высоким содержанием котловых солей постоянно остается вблизи металла, так как имеет повышенную температуру кипения, и поэтому мало повреждается пузырьками пара, Кипение наблюдается в основном за пределами этого слоя, а происходящее образование пара способствует поддержанию повышенной концентрации. Со временем менее растворимые вещества, особенно те, растворимость которых с повышением температуры значительно снижается (например, тринатрийфосфат), оседают на поверхности металла, а маточный раствор начинает диффундировать во все стороны от места перегрева. Это проявляется как исчезновение из раствора вещества, образующего отложение, что характерно для обволакивания. При уменьшении нагрузки на котел этот процесс протекает в обратном направлении слой концентрированного раствора и твердые отложения перемешиваются с котловой водой, а концентрация упомянутых веществ снова повышается. Если такое предположение о механизме обволакивания справедливо, то существует опасность, что отложившиеся твердые вещества могут образовать теплоизолирующий слой и вызвать таким образом повышение температуры металла. Не исключена также возможность разрушения от водородной хрупкости в связи с выделением водорода в результате реакции между металлом и щелочью, имеющей высокую местную концентрацию. [c.187]

Наиболее вероятный механизм ускоряющего действия сероводорода представляется в следующем виде на поверхности железного электрода происходит взаимодействие хемосорбированных ионов HS с ионами Н3О+ из раствора с образованием катализатора — молекулярного поверхностного комплекса Fe(H—S—И) аде. Протоны этого комплекса при катодной поляризации восстанавливаются до атомов водорода, которые могут частично рекомбинировать, частично диффундировать в металлы, вызывая водородную хрупкость. После восстановления протона из комплекса ионы HS регенерируются на поверхности металла и снова присоединяют протоны [c.297]

Для того чтобы незначительный дефект достиг критических размеров, требуется некоторый развивающий механизм, при действии которого в течение определенного периода времени постепенно увеличивается размер дефекта. Очевидными механизмами роста дефекта являются усталость и коррозия, а также, вероятно, водородная хрупкость и коррозия под напряжением. [c.150]

Существующие теории, объясняющие механизм возникновения водородной хрупкости, можно разделить на три группы [47, 78]. [c.21]

Для предохранения металла от перетравливания и снижения водородной хрупкости в травильные растворы вводят специальные добавки — ингибиторы. Ингибиторы травления, незначительно влияя на скорость растворения окислов железа, способствуют резкому замедлению или прекращению растворения металлического железа. Механизм действия ингибиторов заключается в том, что, [c.127]

Механизм водородного охрупчивания металла экранных труб. Изучением системы водород — металлы специалисты многих отраслей занимаются более 100 лет, однако до настоящего времени единая точка зрения на механизм водородной хрупкости сталей отсутствует. Тем не менее большой экспериментальный материал позволяет [c.64]

Водородная хрупкость, развивающаяся при малых скоростях деформации, может быть обусловлена распадом пересыщенных относительно водорода твердых растворов под влиянием приложенных напряжений. Если концентрация водорода в металле не слишком велика, то прп закалке в образцах фиксируется пересыщенный относительно водорода твердый раствор. В таком состоянии металл не склонен к водородной хрупкости при больших скоростях деформации, но если пластическая деформация протекает медленно, то твердые растворы распадаются с образованием тонких пластинчатых выделений гидридов. В дальнейшем механизм этого разрушения аналогичен гидридной хрупкости первого рода, описанной выше. [c.317]

Подобное сложное влияние водорода на пластические свойства закаленных -сплавов может быть связано с одновременным действием двух механизмов водородной хрупкости, обусловленной искажениями решетки при растворении водорода, н пластифицирования, связанного с облегчением межзеренного скольжения из-за сегрегации водорода на границах зерен. В одном интервале кон- [c.428]

На основе дислокационной гипотезы механизма обратимой водородной хрупкости описанные выше результаты можно объяснить следующим образом. При больших напряжениях в образцах происходит пластическая деформация путем размножения и перемещения дислокаций. Скорость движения дислокаций достаточно велика и они вырываются из окружающих их водородных атмосфер и водородной хрупкости не наблюдается. При снижении напряжений скорость движения дислокаций уменьшается и они начинают увлекать за собой водородные атмосферы. Транспортировка атомов водорода дислокациями к препятствиям, где зарождаются трещины, облегчает раскрытие трещин. [c.447]

Приведенное выше неоднозначное влияние водорода на технологическую пластичность -титановых сплавов объясняется двояким действием водорода водородной хрупкостью и пластифицированием. Согласно представлениям, изложенным в работах [8, 350], снижение пластичности -титановых сплавов при концентрациях водорода порядка 0,005—0,02% обусловлено транспортировкой атомов водорода скользящими дислокациями к барьерам, в результате чего в голове скопления дислокаций концентрация водорода возрастает в несколько раз по сравнению со средней и достигает критического значения, необходимого для проявления хрупкости. Нужно подчеркнуть, что деформация металла в этом случае осуществляется в основном сдвиговыми механизмами внутри зерна. [c.496]

С дальнейшим увеличением содержания водорода сдвиговый механизм, приводящий к хрупкости рассматриваемого типа, подавляется, а пластифицирующее действие водорода интенсифицируется. Таким образом, полученные результаты, во-первых, косвенно подтвердили дислокационный механизм водородной хрупкости -титановых сплавов, во-вторых, показывают, что благоприятное влияние водорода на технологическую пластичность связано с пограничными процессами. [c.496]

Действие диффузионного водорода при образовании ХТ наиболее соответствует одному из механизмов обратимой водородной хрупкости [8]. Ее особенность заключается в том, что в условиях медленного нагружения источники водородной хрупкости образуются вследствие диффузионного перераспределения водорода и исчезают через некоторое время после снятия нагрузки. Разновидностью обратимой хрупкости является водородная статическая усталость, которая проявляется при длительном действии постоянных напряжений, превышающих некоторую критическую величину. Для описания процесса разрушения используются различные механизмы молекулярного давления, адсорбционный, максимальных трехосных напряжений и др. При этом важная роль отводится взаимодействию водорода с дислокациями. [c.138]

Работники машиностроительных и металлургических заводов, интересующиеся вопросами травления металлов и водородной хрупкостью, найдут ценные сведения по этому вопросу в главе ХГ, где рассматриваются механизм i [c.6]

Антифрикционные свойства титановых сплавов низкие, что в большей мере лимитирует их применение в механизмах с узлами трения. По сравнению с другими конструкционными металлами (за исключением алюминия и его сплавов) при трении титана развиваются большие пластические деформации, что увеличивает температуру поверхностей трения и роль диффузионных процессов. Указанные обстоятельства повышают интенсивность водородного изнашивания титана, которое, как правило, сопровождается схватыванием поверхностей. Проникающий в поверхностные слои водород образует с титаном химическое соединение, которое, обладая высокой хрупкостью, резко снижает антифрикционные свойства поверхностей. [c.146]

Этот механизм разрушения (рис. 2.31) свойствен многим металлам и сплавам с разными типами кристаллической решетки. В сталях механизм межкристаллитного разрушения действует в условиях коррозионного растрескивания под напряжением, водородной и тепловой хрупкости, ползучести и т.д. Из самого названия следует, что механизму хрупкого межкристаллитного разрушения соответствует ситуация распространения хрупкой трещины по границам кристаллитов. Чаще всего при использовании названия этого механизма подразумевают случаи распространения хрупкой трещины по границам каких-либо структурных элементов без уточнения, по каким именно. Это особенно очевидно для закаленных и закаленно-отпущенных сталей. Хрупкая трещина может проходить по границам бывших зерен аусте-нита, границам пакета реек мартенсита и (или) границам реек (субзерен) и пластин мартенсита. [c.53]

Процесс водородной коррозии, т.е. восстановление карбидных фаз водородом, может происходить как на поверхности металлической фазы, так и внутри ее, главным образом, по границам зерен. В связи с этим физико-химическое представление о механизме обезуглероживания сплаврв, лимитирующих стадиях этого процесса и водородной хрупкости в значительной степени основывается на имеющихся сведениях о растворимости и диффузии водорода в металлах и формах его существования в кристаллической >ещетке и т.д. [c.116]

Авторы концепции водородного охрупчивания основную причину разупрочняющего воздействия среды видят в так называемой водородной хрупкости ма териалов [26, 41, 99]. Наличие в высокопрочных сталях растворенного водорода (1 см на 100 граммов металла) заметно сказывается на их прочности. Отмечено, что водород, закрепощая дислокации, уменьшает вязкость разрушения. Кроме того, наличие водорода в металле обусловливает высокие внутренние напряжения [94]. До настоящего времени еще нет полного единства взглядов на механизм водо-56 [c.56]

Многообразны и чрезвычайно противоречивы взгляды на механизм влияния водорода на деформацию и разрушение металлов. Предложен ряд гипотез, объясняющих облегчение разрушения металлов под действием водорода. Наибольшее распространение получила дислокационная гипотеза водородной хрупкости, предложенная Бастьеном [50] и получившая дальнейшее развитие в работах Г.В.Карпенко [51], М.М.Шведа [46] и др. Сущность этой гипотезы заключается в том, что водород, присутствующий в кристаллической решетке, диффундирует к активным [c.18]

Повреждения хрупкого типа имеют место в различных точках топки. Металлографическое исследование многочисленных образцов поврежденных труб выявило наличие твердых и хрупких окисных отложений, области хрупкого металла под этими отложениями (темная зона, выявляемая макротравлением), обезуглероживания металла и межкристаллитных трещин при нормальгюй структуре металла на соседних участках. В обезуглероженной зоне обнаружено наличие межкристаллитньрх включений, состоящих из окислов железа. Учитывая действие предварительного травления образцов, следует считать водородную хрупкость неправильным обозначением процесса, ибо в реакции принимает участие и кислород механизм этого процесса нуждается в детальном исследовании. [c.84]

Из того факта, что инкубационный период обратим по отношению к приложенному напряжению (он восстанавливается, когда удаляется нагрузка) сделано заключение, что эта сталь разрушается по механизму водородной хрупкости (см. ниже). На основе теории водородной хрупкости инкубационный период представляет время, необходимое для проникно- [c.123]

Следует сразу же оговориться, что истолкование механизма разрушения сплавов в нейтральных электролитах за счет БОДородной хрупкости встречается со значительными трудностями. Без специальных допущений нельзя понять, почему стали способны из нейтральных электролитов вытеснять водород в стационарных условиях. Потенциал большинства высокопрочных сплавов, а легированных (нержавеющих) тем более, намного положительнее потенциала водородного электрода. Поэтому коррозионный процесс не может протекать с водородной деполяризацией. Правда известно, что для обычных нелегированных сталей доля водородной деполяризации составляет около 2%. Однако этого количества водорода едва ли достаточно, чтобы вызвать водородную хрупкость, а для более благородных сплавов, как уже указывалось, водородной деполяризации вообще не следует ожидать. Чтобы обойти эти трудности, делается ряд допущений. В частности, одно из них заключается в том, что, поскольку анодный процесс протекает в вершине трещины на весьма ограниченной площади и к тому же сильно ускоряется при деформации, то это может привести к заметному подкислению среды в щели. Другое возможное объяснение исходит [58, 59] из того, что коррозионная трещина берет обычно свое начало от питтинга, в котором, как известно, коррозионная среда более кислая, чем остальной электролит. Наконец следует упомянуть и о другой, по-видимому, более вероятной возможности протекания процесса за счет водородной деполяризации. Следует иметь в виду, что в процессе развития трещины все время открываются новые свежие участки металла, не покрытые окисными пленками. Такая ювенильная поверхность обладает более отрицательным потенциалом и она может свободно вытеснять водород и из нейтральных электролитов. Этот механизм, как нетрудно заметить, может объяснить быстрый рост трещины и разрушение сплава. Однако водородная хрупкость здесь является вторичным процессом, а не первичным. Для того, чтобы трещина начала развиваться, нужны какие-то другие причины. Точно так же для подкисления металла в щели или в ииттинге необходимо, чтобы начал развиваться активный анодный процесс. Таким образом водородная хрупкость является лишь следствием возникновения в щели активного анодного процесса, а не первопричиной разрушения сплавов. Что же инициирует вначале анодный процесс, пока не ясно. [c.125]

Имеются данные [130] о возможности проявления синергизма между тепловой и водородной хрупкостью. Зернограничные сегрегации фосфора, возникающие при тепловом охрупчивании стали 20ХЗН, в сочетании с водородом, вводимым при электролитическом наводороживании, резко увеличивает потерю пластичности. При этом происходит смена механизмов разрушения с хрупкого транскрис-таллитного скола на хрупкий межзеренный. Формирование зернограничных сегрегаций вызывает у стали склонность к необратимому водородному охрупчиванию, которое обнаруживается по непосредственно наблюдаемым зернограничным микротрещинам в образцах, не подвергавшихся механическому нагружению. [c.200]

Для трещинообразования в конструкции особо опасно усиление повреждающего эффекта за счет взаимодействия двух и более повреждающих факторов. Подобную картину наблюдали при исследовании совместного влияния сегрегаций фосфора и водорода на хрупкое разрушение стали 20ХЗН [130]. Зернограничные сегрегации фосфора в сочетании с водородом увеличивают потерю пластичности. При этом происходит смена механизмов разрушения с хрупкого транскристал-литного на хрупкий межзеренный. Проявляется синергизм между явлениями тепловой и водородной хрупкости. [c.366]

Было отмечено, что коррозионное рггстрескиванне, связанное с водородной хрупкостью, имеет другой механизм. Существует гипотеза, согласно которой адсорбированный на поверхности изделия водород диффундирует вглубь. Далее нод влиянием напряжений водород концентрируется в вершине движущейся трещины, а также в пустотах, имеющихся в металле, которыми могут быть промежутки между немета.члическими включениями и матрицей, скопления дислокаций, стыки зерен и другие локальные объемы, где существует трехосное напряженное состояние. В местах скопления водорода происходит его трансформация из атомарного в молекулярный, что связано с увеличением объема газа. При этом возможно образозанне внутренних трещин, сильно снижающих пластичность и конструктивную прочность материала. [c.22]

Несмотря на то, что о механизме защитного действия арсенатов в системах нефтяных скважин опубликовано очень мало работ, считается, что арсенаты являются катодными ингибиторами стали в кислых средах, как это и предполагали Кремер [50], Че-пел, Ротели и Мак-Карти [51]. Бейли [52] объясняет защитное действие арсенатов образованием на поверхности стали плотной тонкой пленки элементарного мышьяка, присутствие которого было доказано. Однако существуют некоторые сомнения в гомогенноеги пленки. Многие авторы полагают, что мышьяк присутствует только на определенных участках. Установлено также, что на поверхности обычно образуется арсин. Кроме того, соединения мышьяка имеют тенденцию повышать водородную хрупкость или образовывать водородные пузыри, так как они затрудняют рекомбинацию водородных атомов на поверхности. [c.204]

Современные теории водородной хрупкости базируются в основном на адсорбционном механизме с учетом способности водорода концентрпроваться в местах максимальных трехосных напряжений [48, 104]. При адсорбции атомарного водорода на поверхности линий сдвига, микропустот и т. п. уменьшается свободная поверхностная энергия (эффект Ребпндера) и, как следствие, понижается хрупкая прочность стали [61, 62]. С образованием микротрещины ее поверхность первое время свободна от адсорбированного водорода, так что развитие дефекта не происходит. При скорости адсорбции, превышающей скорость деформации, водород, растворенный в кристаллической решетке, адсорбируется на поверхности трещины II понижает сопротивление разрушению непосредственно в се острие. В результате происходит развитие трс1цины на определенную глубину с дальнейшим временным прекращением ее роста до тех пор, пока концентрация адсорбированного водорода вновь ие достигнет соответствующего критического уровня. Таким образом происходит скачкообразное развитие трещины, заканчивающееся ее лавинообразным распространением. [c.66]

Ридеут, Лоутан и др. [53, с. 307 221, с. 137] считают, что механизм солевой коррозии сводится к водородной хрупкости титана. Они отмечают, что характер разрушения при солевой коррозии такой же, как прп водородной хрупкости. По их мнению, при солевой коррозии происходят следующие реакции [c.219]

Первые исследователи обратили внимание на тот факт, что поведение a+ -титановых сплавов аналогично поведению стали a+ -титановые сплавы, как и стали, наиболее чувствительны к водороду при малых скоростях растяжения. На этом основании Риплинг [337] постулировал, что механизмы водородной хрупкости a+ -титановых сплавов и стали одинаковы. Поэтому, по его мнению, водородную хрупкость a+ -титановых сплавов можно объяснить на основе теорий, предложенных для объяснения причин водородной хрупкости стали, например на основе теории конкурирующих скоростей диффузии и деформации. [c.328]

Поэтому в механизме водородной хрупкости этих металлов должно быть нечто общее, не зависящее ни от их кристаллической структуры, ни от внутреннего давления водорода, ни от наличия гидридов, хотя эти факторы несомненно должны существенно изменять детали этого механизма. Общим в процессах, приводящих к водородной хру1и 0сти, является дислокационная природа как механизма пластической деформации, так и процесса разрушения. Следовательно, водородная хрупкость должна быть обусловлена тем специфическим влиянием, которое оказывает водород на движение дислокаций при пластической деформации, зарождение и распространение трещин, ведущих к разрушению. [c.333]

Возможность взаи.модействия атомов водорода с дислокациями впервые была постулирована Бастьеном и Азу [348] для объяснения природы водородной хрупкости стали. Позднее тот же механизм был предложен Бонижевским и Смитом [349] при обсуждении механизма водородной хрупкости никеля. Эти идеи нашли дальнейшее развитие в работах [8 83 с. 106 339 350 351]. [c.333]

При комнатной температуре, когда водородная хрупкость в закаленном -сплаве ВТ15 пе развивается, при всех исследованных концентрациях водорода (от 0,003 до 0,1%) трещины зарождаются или в стыке трех зерен (рис. 163, а, б), или вдоль границы между двумя зернами (рис. 163, в). Часто трещины зарождаются в двух тройных стыках, лежащих на концах одной межзеренной границы, и развиваются в разные стороны от нее (рис. 163,6). Трещины зародившись по тому или иному механизму, затем распространяются по границам зерен (рис. 163, г) и разрушение носит межкристаллитный характер. Тем не менее образцы разрушаются вязко с образованием ярко выраженной шейки. Какой-либо существенной разницы в характере зарождения и распространения трещины в закаленном сплаве ВТ15 с разным содержанием водорода при комнатной температуре замечено не было. [c.358]

Таким образом, мс.ханнзм водородной хрупкости при определенных концентрациях водорода существешю зависит от соотношения а- и -фаз в сплавах. Водородная хрупкость проявляется в наиболее простом виде в сплавах с полным отсутствие.м -фазы в структуре и в сплавах с достаточным количеством -фазы. В сплавах с малым количеством -фазы механизм водородной хрупкости более сложен и определяется наложением двух, более простых меха1П13мов, характерных для типичных а- и u+ -сплавов. В этих сплавах имеются выделения гидридов, приводящие к падению ударной вязкости, и в то же время достаточно насыщенные относительно водорода твердые растворы, которые обусловливают хрупкое разрушение при малых скоростях деформации. [c.379]

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]

Помимо углеродистых сталей, водородная хрупкость наблюдается также у мартенситных и ферритных сплавов Сг—Fe, сплавов Мп—Fe [29], титана, ванадия, ниобия, молибдена и тантала. Механизм охрупчивания у последних элементов усложняется образованием гидридной фазы. Все эти металлы имеют объемноцент-рироканную кубическую решетку, за исключением а-титана, для которого характерна плотноупакованная гексагональная решетка. В некоторых закаленных сплавах Мп—Fe также может быть плотноупакованная гексагональная решетка. Никель (гране-центрированная кубическая решетка) может подвергаться охрупчиванию только в условиях чрезвычайно сильной катодной поляризации. [c.118]

Применение кадмиевых покрытий в технике обусловлено следующим. Кадмий, как и цинк, аноден по отношению к большинству металлов, кроме того, стоек в щелочах и относительно медленно корродирует при обрызгивании и переменном погружении в морскую воду (см. табл. 19 на стр. 447). На кадмии значительно медленнее образуются белые продукты коррозии и пленки, нежелательные для трущихся частей механизмов и электрических контактов (для обычных токов и в радиотехнике). Кадмироваиная сталь не подвергается действию межкристаллитной коррозии при повышенных температурах. Кадмиевые покрытия хорошо паяются при применении флюсов, не активных в коррозионном отношении, и не шелушатся. Кадмированные средне- и высокоуглеродистые стали в значительно меньшей степени подвержены водородной хрупкости, чем это наблюдается при оцинковании из цианистых ванн. Кадмирование серого и ковкого чугуна проще, чем оцинкование [1. [c.874]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...