Диффузия водорода влияние напряжений

Аппроксимируем гидростатическое напряжение при линейной зависимостью о(а ) = Оо + (От — Оо) / , где Оо = о(0), 0m = 0(a m). Будем пренебрегать влиянием на диффузию водорода градиента гидростатического напряжения dn/dx в области который примерно на порядок меньше соответствующего значе [c.329]

Так же как в случае наводороживания при катодной поляризации, проницаемость стали для диффундирующего водорода, образующегося в процессе коррозии стали, зависит от химического состава стали, ее структурного состояния, степени механической деформации, наличия внутренних напряжений, дефектов кристаллической структуры металла. Эти вопросы рассмотрены в разделах 2.6—2.9. Количество абсорбированного водорода при коррозии должно быть связано с вышеперечисленными факторами в основном таким же образом, как и при катодной поляризации. Однако здесь возможны и отклонения, обусловленные неравномерным растворением выходящих на поверхность стального образца зерен и межзеренных прослоек, включений примесей и т. д. Исследованию влияния указанных факторов на способность стали абсорбировать водород, выделяющийся при коррозии, посвящено очень немного работ. Исследователи предпочитали изучать действие этих факторов при наложении на образцы катодной поляризации от внешнего источника тока, что объясняется рядом причин 1) при коррозии стали происходит одновременно диффузия водорода внутрь образца и удаление его поверхностных слоев, уже насыщенных водородом (согласно [323], наводороживание стали уменьшает ее коррозионную стойкость, т. е. облегчает переход ионов железа в раствор), 2) образующиеся, при коррозии микрощели по границам зерен и т. д. искажают результаты эксперимента, 3) результаты искажают также переходящие из стали в раствор примеси, среди которых особенно опасны элементы-стимуляторы наводороживания. [c.116]

Атомарный водород, имеющий малый диаметр, проникая в металл по границам раздела фаз и несплошностям, скапливается в порах ферритной матрицы. Дальнейшее накопление водорода приводит к его молизации, сопровождающейся возникновением повышенного давления в порах. На процесс диффузии водорода влияют поле напряжений, градиент температуры и дефектность строения металла. При неблагоприятном сочетании этих факторов в металле происходит сероводородное растрескивание и расслоение, которое может возникать внутри конструкции вдалеке от ее поверхности. Склонность к сероводородному растрескиванию под напряжением (СРН) определяется особенностями структуры металла наличием структурных неоднородностей, количеством и распределением неметаллических включений, химическим составом. СРН более характерно для высокопрочных сталей аустенитного и аустенитно-мартенситного классов и возникает чаще всего в зонах термического влияния сварных швов. Сероводородному расслоению подвергаются, как правило, сосуды, аппараты и трубопроводы из углеродистых и низколегированных сталей в отдельных случаях может происходить СРН сварных соединений. [c.188]

Практически порошок карбида вольфрама при производстве твердых сплавов получают из смеси порошка вольфрама с сажей, взятой в расчете на теоретическое содержание углерода в карбиде. Карбидизация осуществляется в графито-трубчатых печах в атмосфере водорода или СО+ N2, образующейся при попадании воздуха в печь. Температура карбидизации составляет 1350— 1600° С. Следует указать, что зернистость ШС практически всегда отличается от зернистости исходного порошка вольфрама, причем в случае более крупных порошков вольфрама карбид получается более мелким, что связано с растрескиванием зерен вольфрама под влиянием напряжений, возникающих при диффузии углерода внутри зерен и при перестройке кристаллической решетки. Из более мелких порошков получают карбид, размер частиц которого такой же или несколько больше из-за агломерации. Содержание свободного углерода в получаемом карбиде вольфрама не должно превышать 0,1%. [c.513]

Если скорость коррозии определяется диффузией кислорода, то холодная деформация (наклеп) не оказывает заметного влияния,что подтверждается испытаниями в морской воде [32] и в растворе хлористого натрия. Если коррозия протекает с выделением водорода, влияние термообработки, снижающей внутренние напряжения, вполне очевидно (рис. 6). Поэтому стойкость холоднокатанного железа в кислотах, окисляющих металл только за счет восстановления водорода, обычно ниже, чем стойкость отожженного железа. [c.30]

Направленное перемещение водорода в виде протонов внутри металла может наблюдаться не только под влиянием электрического поля, но также под влиянием и других факторов — градиентов концентрации протонов, температурного поля, напряженного состояния решетки и изменения химического состава и структурного состояния стали, т. е. факторов, влияющих на диффузию в твердом теле. [c.77]

Несовершенства кристаллической решетки металла должны оказывать определенное влияние на проницаемость металлических мембран для водорода, так как возможными путями диффузии водорода через металл являются 1) междоузлия кристаллической решетки 2) границы зерен в поликристалличе-ских образцах 3) несовершенства кристаллической решетки внутри зерен. Соотношение между этими видами диффузии устанавливается, очевидно, в каждом конкретном случае в зависимости от состояния металла и условий (температура, давление газообразного водорода вне металла или плотность тока, состав электролита и т. д.). Роль междоузлий и границ зерен в диффузии водорода через железо и сталь обсуждалась ранее (раздел 2.6). Нарушения кристаллической решетки (вакансии, дефекты упаковки, дислокации, малоугольные границы в блоках мозаики и т. д.), вызванные механической или термической обработкой (Металла, могут служить ловушками , коллекторами, для водорода. Это приводит к сильному торможению процесса диффузии водорода через металл [268—270]. Имеющиеся в настоящее время экспериментальные данные недостаточны для того, чтобы надежно разделить влияние на диффузию водорода внутренних напряжений, границ блоков мозаики, дислокаций, вакансий и других нарушений кристаллической решетки [259]. Решение этой задачи осложняется тем, 1что один тип дефектов непрерывным образом может трансформироваться (за счет количественных изменений) в другой. [c.84]

Согласно приведенной выше схеме, выпадение, гидридов в подповерхностном слое в вершине трещины возможно лишь в случае абсорбции водорода катодными <астками в вершине треи ины, восходящей диффузии водорода в область максимальных напряжений (находящуюся в объемном напряженном состоянии) и образования пересыщенной водородом а-фазы и гидридов. Если в структуре металла имеется достаточное количество ч )азы, не склонной к коррозионному растрескиванию ( 3-фаза, стабилизированная ванадием, молибденом, ниобием или танталом), эта фаза является ак-кумулятором водорода, абсорбируемого катодными участками. В этом случае резко снижается возможность образования пересыщенной водородом а-фазы и выделения гидридов. Влияние различного количества ]3-фазы в структуре сплавов на склонность к коррозионному растрескиванию можно проиллюстрировать на одном и том же сплаве. Для этого использовали сплав, содержавший 6 % AI и 3,0 % V. В результате длительного отжига при 800°С в течение 100 ч практически весь ванадий перешел в а-твердый раствор, содержание /3-фазы, по данным рентгеноструктурного анализа, составило менее 0,3 %. Этот же сплав был подвергнут отжигу при 880°С в течение 1 ч с последующим охлаждением на воздухе. В последнем случае структура состояла из а-фазы и пласГинчатых выделений /3-фазы. Количество оста- [c.71]

Но реверсирование тока должно влиять также и на наводо-роживание металла основы и металла покрытия. Механизм влияния реверсирования на наводороживание металла основы может заключаться в действии перемены направления тока непосредственно на акт выделения водорода на катоде (ионизация адатомов водорода в анодный период), или в действии электромагнитного поля на диффузию водорода в приповерхностных слоях металла, либо, наконец, (в случае электроосажде-кия металлов) в изменении водородопроницаемости формирующегося осадка металла. Влияние этих факторов в отдельности трудно оценить. Кроме того, уменьшение внутренних напряжений в металле покрытия приводит к меньшему понижению усталостных характеристик образцов с гальванопокрытиями, нанесенными в режиме реверсирования тока. Поэтому если оценивать влияние реверсирования тока на величину наводорожи-вания стали по результатам усталостных испытаний покрытых, образцов, то результаты будут сложной функцией указанных переменных. [c.370]

Роль водорода исключительно важна в сварных соединениях из-за наличия в них технологических дефектов, значительной структурно-механической неоднородности и концентраторов напряжений. Особой опасностью вследствие высокой гетерогенности структуры и химической неоднородности характеризуется зона термического влияния. Повышение содержания ферритой фазы в стали 09Г2С с ферри-то-перлитной структурой облегчает диффузию водорода, в том числе и [c.143]

Экспериментальные данные [27] по влиянию напряжений на водородопроницаемость при повышенных температурах и давлениях для хромоникелевых сталей Х18Н10Т и Х14Н14М2В2 (рис. 10.11) подтверждают вышесказанное. Наблюдения показывают, что при 700 °С стационарный поток газа устанавливается в течение нескольких часов это время зависит от величины действующих напряжений. Поскольку оно связано с коэффициентом диффузии В водорода [c.345]

В связи с рассмотренными гипотезами о механизме влияния межкристаллитной внутренней адсорбции примесей, ответственных за отпускную хрупкость, на водородное охрупчивание (4 /) — усиление абсорбции атомарного водорода на поверхности металл - электролит (2) - повышение локальной концентрации водорода на границах зёрен с примесями в зоне предразрушения (3) - аддитивное воздействие примесей и водорода на, когезивную прочность границ, интересны результаты [219, 2201. В этих работах рассмотрена кинетика заоождения и роста микротрещин, развивающихся в твердых растворах се-железа с Р, 8 и С без внешних механических напряжений под действием давления молекулярного водорода, заполняющего полость трещин и достигающего по оценкам [220] 1800 МПа. При этом условия ввода водорода в металл (катодное насыщение из N2804 с добавкой промотора наводороживания АвзО,, высокие плотности катодного тока) были такими, что позволяли не учитывать механизм (1), Средняя концентрация Н в твердом растворе в равновесии с в трещинах по оценкам работы [219] составляла (6 — 60) Ю , т.е. была выше локальной концентрации атомов Н 8 зоне предразрушения перед вершиной растущих трещин в сталях, склонных к замедленному разрушению в водороде. Это обстоятельство вместе с отсутствием существенной восходящей диффузии водорода к вершине в мягком железе, позволяло не учитывать при объяснении влияния примесей на сопротивление водородному охрупчиванию и гипотезу (2). [c.180]

Наиболее вероятно хрупкость вызывается давлением молекулярного водорода, выделяющегося в порах, трещинах и в др. несплошностях металла, а также в зоне концентрации дефектов строения, особенно в процессе пластического деформирования. Предполагается, что охрупчивающее действие водорода связано с диффузией его к очагам будущего разрушения или к фронту растущей трещины в зонах растягивающих напряжений, если скорость деформации меньше скорости диффузии водорода. Именно с влиянием водорода связано появление склонности к так называемому замедленному разрушению. [c.154]

При холодной деформации в пределах до 10% скорость диффузии увеличивается, затем, с повышением деформации, уменьшается и при деформации около 60% практически прекращается [225]. Увеличение диффузии при пониженных степенях деформации связано как с наличием упругих растягивающих напряжений, так и с пластической деформацией. Установлено, что водород диффундирует транскристаллически, предпочти тельной диффузии по границам зерна не наблюдается [14, 211] Вследствие этого величина зерна не оказывает влияния на диф фузию водорода. Когда же начинается появление линий сколь жения, наблюдается дополнительная диффузия по их плоскости При дальнейшем увеличении степени деформации образуются несплошности, являющиеся своего рода ловушками, в которых атомарный водород превращается в молекулярный. Происходит искажение решетки и дробление зерен, что в конечном счете приводит к затормаживанию процесса диффузии водорода. В процессе горячей деформации (ковки прокатки) в различных частях заготовок создаются различные напряженные состояния и градиенты напряжений, оказывающие влияние на коэффициент диффузии водорода, на скорость его удаления из деформируемой заготовки. К сожалению, по этому весьма актуальному для производства вопросу исследований не имеется. [c.19]

Охлаждение с температур изотермической выдержки. После выдержки при 630—660° крупные поковки охлаждаются в печи до температуры 100—300° (в зависимости от размера поковки и марки стали). Необходимость медленного охлаждения объясняется тем, что при быстром охлаждении, особенно в интервале температур перехода стали из пластического состояния в упругое (550—400°), в центральной зоне крупных поковок развиваются растягивающие напряжения, способствующие появлению флокенов. Кроме того, при медленном охлаждении более полно протекают процессы диффузии водорода. Поэтому нельзя согласиться с Гудремоном [17], который считает, что скорость охлаждения поковок до 300—400° не оказывает влияния на возникновение флокенов. [c.100]

Имеются указания относительно того, что когда процесс коррозионного растрескивания связан с наличием активных участков, тогда влияние напряжений на растрескивание состоит в создании пластической деформации, и поэтому такой вид разрушения будет наиболее вероятен для пластичных металлов пониженной прочности. Когда механизм растрескивания обусловлен охрупчиванием металла в вершине трещины, тогда становится значимой величина работы деформации, а это означает, в соответствии с уравнением (5.1), что прн разрушении пластическая деформация должна быть минимальной, а упругая энергия — максимальной. Такие условия наиболее часто удовлетворяют материалам с высокими значениями предела текучести. С большой достоверностью установлено, что водородное охрупчивание сталей становится наиболее заметным прн повышеинн предела текучести, хотя изменения структуры илн состава, которые способствуют изменению значения предела текучести илн вязкости разрушения, также могут оказывать влияние иа электрохимические характеристики и диффузию водорода. Изменения этих параметров могут оказывать такое же значительное влияние на коррозионное растрескивание, как и изменения прочностных характеристик. [c.239]

Усталость. Водород оказывает слабое влияние на усталостные характеристики при многоцикловых симметричных напряжениях,, по-видимому, потому, что короткий цикл ие обеспечивает достаточного времени для инициирования напряжениями диффузии водорода, который вызывает зарождение или продвижение трещины. Бек [21] показал, что непрерывная катодная поляризация в течеиие циклов действия растягивающих напряжений приводит к значительному снижению предела усталости (приблизительно на 45% для образцов с надрезом). Используя предварительно катодно поляризованные и [c.267]

Если концентрация водорода очень низка, то для создания критической концентрации у места образования трещины тре -буется определенное время. При малой скорости деформации распространение тpeJ щины облегчается непрерывной ускоренной под влиянием деформации, диффузией водорода к фронту растущей трещины. При больших скоростях деформации водород не успевает продиффундировать к местам концентрации напряжений или локализации деформации. Без притока водорода трещина перестает распространяться и разрушение совершается по обычной схеме, причем исчерпывается вся пластичность стали. [c.87]

Поскольку водород не снижает, как правило, прочности титановых сплавов и они имеют низкий коэффициент диффузии водорода, то при совместном воздействии. коррозии и напряжения не следует ожидать резко выраженного ускоряющего влияния наводороживания на хрупкое разрушение титановых сплавов, подобно тому, как это наблюдается в некоторых случаях на стали. Тем не менее, появление хрупкости в поверхностном слое титанового сплава благодаря поглощению водорода при длительной коррозии металла в напряженном состоянии, особенно при наличии деформации металла, может привести к развитию миюротрещин и преждевременному разрушению также и титановых сплавов. [c.79]

Анализ данных, полученных при оценке влияния базовых масел, присадок и ингибиторов коррозии на наводоро-живание при трении и водородный износ по комплексу методов, позволяет следующим образом объяснить полученные результаты. При испытании на машине трения СМЦ-2 базовых масел, обладающих низким уровнем смазочных свойств и характеризуемых высоким износом, максимум температуры и механических напряжений локализуется в плоскости контакта поверхностей трения, в связи с чем выделяющийся водород не диффундирует в металл, что и фиксируется методом анодного растворения. При введении в базовые масла эффективных противоизносных присадок, обладающих высоким уровнем смазочного действия и способностью образовывать прочные трибохимические пленки, максимум температуры и механических напряжений при жестких режимах трения локализуется на некоторой глубине от поверхности трения. Создаваемый при этом градиент температуры и механических напряжений обусловливает интенсивную диффузию выделяющегося при трении водорода в металл, а промоторами наводороживания могут являться соединения серы, фосфора и других элементов, содержащиеся в противоизносных присадках и выделяющиеся при трибодеструкции присадок в зоне трения. Отсутствие остаточного наводороживания поверхностей трения при испытании на машине трения СМЦ-2 присадки ДФБ, по всей верс ятности, обусловлено наличием в составе присадки бора, который обладает минимальной способностью стимулировать наводорожива-ние стали /см.рис. 2/, что в сочетании с высокими про-тивоизносными свойствами обусловливает высокую эффективность присадки ДФБ в условиях коррозионно-механического и водородного износа. [c.56]

В некоторых случаях может происходить самопроизвольная смена коррозионного механизма роста трег ины водородным охрупчиванием. В качестве иллюстрации такого явления на рис. 182 приведена [ П диаграмма // /— К для стали 4340 (2,15% Si), характеристики которой приведены в табл. 7.3 (внешняя среда —3,5%-ный водный раствор Na l). Упомянутое явление объясняется тем, что влияние водорода (пйток протонов) возрастает с увеличением раскрытия трещины поэтому, начиная с некоторого критического значения коэффициента интенсивности напряжений, параллельно протекающий процесс диффузии электролитического водорода становится более быстрым и, следовательно, определяющим скорость суммарного процесса роста трещины. Следует ожидать, что.диаграммы типа изображенной на рис. 182 характерны для общего случая трещин, развивающихся по механизмам коррозии и водородного [c.431]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...