Водород, влияние на пластичность сплавов

В последнее время было проведено более детальное исследование влияния водорода на структуру и свойства a+ -титановых сплавов. При повторных исследованиях было обнаружено, что водород при концентрациях до 0,1% (по массе) не оказывает существенного влияния на пластичность сплавов ВТЗ-1 и ВТ8 в отожженном состоянии при проведении испытаний со скоростью 2,7-10- с на гладких образцах при комнатной температуре (рис. 196, 197). [c.408]

Водород резко снижает ударную вязкость металла, приводит к его охрупчиванию. Вместе с тем у титана возникает чувствительность к задержанному разрушению и образованию холодных трещин. Склонность к трещинообразованию усиливают кислород и азот из-за общего снижения пластичности титана при формировании хрупких фаз Наиболее сильное влияние водород оказывает на а-сплавы в связи с весьма малой растворимостью в них. [c.390]

Способ получения титана и степень его чистоты оказывают существенное влияние на механические свойства металла особенно сильно влияет наличие в титане и его сплавах примесей кислорода, азота и водорода. Эти примеси способны давать с титаном твердые растворы внедрения, повышающие твердость, предел прочности и сильно снижающие пластические свойства металла. Наиболее пластичным и наименее прочным является титан, получаемый йодидным способом. [c.278]

Рис. 19. Влияние водорода на пластичность (относительное сужение Мз) сплавов 304 Ь (а) и 21 Сг— —9Мп (б), испытанных на воздухе (/), в водороде при давлении 69 МПа (2) н после перенасыщения водородом (3). Показано влияние отжига и термомеханической обработки (ТМО) путем высокоэнергетической штамповки 172]

Рис. 248. Влияние водорода на технологическую пластичность сплавов НА +9% А1 (а) и СТ4 (6) при различных температурах

При сварке никеля и его сплавов вредное влияние на качество сварного шва оказывает присутствие в металле или в покрытии электродов серы и свинца. Сера активно соединяется с расплавленным никелем, образуя сульфид, который резко снижает пластичность никеля и его работоспособность при высоких температурах, Свинец также влияет на охрупчивание никеля и снижение его пластичности. Не следует допускать присутствия в никеле и его сплавах серы и свинца и требуется особенно тщательно очищать поверхность металла механическим путем и обезжириванием. Никель в расплавленном состоянии растворяет значительное количество газов (кислорода, азота, водорода), которые, выделяясь при кристаллизации, могут стать причиной пористости, поэтому необходима защита расплавляемого при сварке металла. Перед сваркой необходимо прокалить электрод и защищать шов поддувом защитного газа и другими способами. [c.239]

Сплавы титана имеют несколько меньшую жаропрочность, чем специальные стали. Рабочая температура их использования составляет не выше 550—600 °С, При повышении температуры более 500 °С титан и его сплавы легко окисляются и интенсивно поглощают водород и другие газы (азот, кислород). Газы образуют с титаном твердые растворы внедрения разной предельной концентрации, в то время, как легирующие элементы (алюминий, ванадий, олово и др.) образуют твердые растворы замещения. Примеси внедрения оказывают сильное влияние на свойства титана, увеличивая прочность н резко уменьшая вязкость и пластичность. При технических и эксплуатационных нагревах необходимо принимать меры для защиты титана от газонасыщения. Кроме газов, вредной примесью для титана является углерод, образующий карбиды. [c.221]

Абсорбция водорода в малоуглеродистых сталях оказывает небольшое влияние на механические свойства, но в случае высокопрочных сталей она может привести к снижению пластичности, которая в свою очередь может вызвать растрескивание и разрушение конструкции, когда металл подвергается действию растягивающих напряжений (см. раздел. 5.4). Водород может попадать в эти сплавы из газовой фазы в процессе изготовления изделия или сварки), [c.323]

Одной из основных задач при сварке циркониевых сплавов является предотвращение взаимодействия металла шва с активными газами. Поглощение кислорода и азота приводит к повышению прочности и снижению пластичности сварных соединений (рис. 31.2). Наиболее вредное влияние на швы оказывают азот и водород, содержание которых в сварочной атмосфере не должно превышать 1-10 % (объемн.) каждого. Количество кислорода может быть значительно большим до 1 % (объемн.). Загрязнение атмосферы парами воды или ацетиленом вызывает [c.410]

Кремний повышает стойкость к растрескиванию и уменьшает потери пластичности, если его концентрация достаточно велика [66, 67, 69, 83, 87, 90]. Эффект кремния особенно заметен при концентрациях свыше 4%, причем, по некоторым данным, при этом подавляется как зарождение, так и распространение трещин [91]. Однако такие высокие концентрации кремния стабилизируют б-феррит в микроструктуре стали, поэтому не исключено, что этот эффект в основном обусловлен изменением микроструктуры, а не состава. Как растворенная примесь в аустените кремний несколько снижает значение ЭДУ [77], и, следовательно, служит примером того, что уменьшение ЭДУ не обязательно приводит к усилению растрескивания или других форм разрушения. Правда, уменьшение ЭДУ при введении малых добавок кремния невелико и может быть просто недостаточным, чтобы вызвать заметный эффект [68]. В пользу последнего предположения свидетельствует то, что при концентрациях 0,8—1,5% кремний (слабо влияющий в этом случае на б-феррит и присутствующий, следовательно, в аустените) не изменяет поведение сплава при КР [69, 82, 92]. Предполагается, что в водных растворах влияние кремния имеет электрохимическую природу [66], однако и в этом случае исследования микроструктуры были бы очень полезны. Испытания в газообразном водороде также могли бы дать интересную информацию. [c.72]

Титан легко поглощает углерод, азот и кислород. Все эти примеси сильно влияют на его механические свойства. Прочность и твердость титана под их влиянием возрастает, а пластичность падает. Например, увеличение содержания углерода в сплаве с 0,04 до 0,9% снижает пластичность, характеризуемую относительным удлинением, с 29% до 1%. Эти поглощенные элементы не могут быть удалены из металла какими-либо известными в настоящее время методами. При температурах выше 315° С (588° К) титан поглощает большое количество водорода, при этом он становится хрупким. Абсорбированный водород, может быть удален нагреванием металла в вакууме. [c.91]

Влияние водорода иа механические свойства г/ титанового сплава ВТ5-1 при разных скоростях растяжения приведено на рис. 181,6. При всех исследованных скоростях растяжения пределы прочности и текучести сплава ВТ5-1 несколько повышаются ири малых содержаниях водорода, а затем падают. Однако по прочностным свойствам, полученным в результате механических испытаний на гладких образцах при комнатной температуре, нельзя судить о склонности сплава к водородной хрупкости. В значительно большей степени изменяются в зависимости от содержания водорода пластические свойства титана и его сплавов, особенно поперечное сужение. Поперечное сужение и удлинение обнаруживают максимум при 0,015% (по массе) Иг, а затем резко уменьшаются, причем пластичность сильнее снижается при большой скорости растяжения. Ударная вязкость сплава снижается при содержаниях водорода более 0,030% (по массе). [c.384]

ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКУЮ ПЛАСТИЧНОСТЬ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ [c.490]

Механизм благоприятного влияния водорода на технологическую пластичность титановых сплавов при температурах горячей обработки металлов продолжает оставаться предметом дальнейших исследований. Возможные гипотезы подобного влияния сводятся к следующему. [c.493]

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]

При сварке титановых сплавов у сварных соединений наблюдается склонность к замедленному разрушению, причиной которого является повышенное содержание водорода в сварном соединении в сочетании с растягивающими напряжениями первого рода (остаточными сварочными и от внешней нагрузки). Влияние водорода на склонность к трещинооб-разованию возрастает при увеличении содержания других примесей (кислорода и азота) и вследствие общего снижения пластичности при образовании хрупких фаз в процессе охлаждения и старения. Отрицательное влияние водорода при трещинообразовании - результат гид-ридного превращения и адсорбционного эф-фекга снижения прочности. Наибольшее влияние водород оказывает на а-сплавы в связи с ничтожной растворимостью в них водорода (<0,001 %). Растворимость водорода в Р-фазе значительно выше, поэтому сплавы, содержащие Р-фазу, менее чувствительны к водородному охрупчиванию вместе с тем повышенная растворимость водорода в Р-фазе увеличивает опасность наводороживания. Склонность к растрескиванию увеличивается при повышенном содержании водорода в исходном материале насыщении водородом в процессе сварки (из-за недостаточно тщательной подготовки сварочных материалов, свариваемых кромок и т.д.) насыщении водородом в ходе технологической обработки сварных соединений и эксплуатации. [c.126]

Своеобразное действие па титан оказывает примесь водорода, которая еще 41едавно считалась допустимой в довольно значительных количествах. Действительно, водород почти не влияет на прочность и пластичность титана при статическом растяжении, но даже при содержании 0,02% водород может оказывать вредное влияние на такие характеристики титана, как чувствительность к надрезу и к длительному действию постоянно действующих нагрузок. Водород способен вызывать медленное охрупчивание титановых сплавов [c.362]

Рис. 20. Влияние различных газов на пластичность [относительное сужение ( ф)] сплава Ре—27 N1— —25 Со (Керамвар), испытанного на воздухе (/), а также при давлении 69 МПа в гелии (2) и водороде ( ) [117]

Титан и сплавы на его основе обладают высокой коррозионной стойкостью (сопротивлением межкристаллитной, щелевой и другим видам коррозии), удельной прочностью. Недостатками титана являются его активное взаимодействие с атмосферными газами, склонность к водородной хрупкости. Азот, углерод, кислород и водород, упрочняя титан, снижают его пластичность, сопротивление коррозии, свариваемость. Титан плохо обрабатывается резанием, удовлетворительно — давлением, сваривается в защитной атмосфере широко распространено вакуумное литье, в частности вакуумнодуговой переплав с расходуемым электродом. Титан имеет две аллотропические модификации низкотемпературную (до 882,5 °С) — а-титан с ГПУ решеткой, высокотемпературную — р-титан с ОЦК решеткой. Легирующие элементы подразделяют в зависимости от их влияния на температуру полиморфного превращения титана (882,5 °С) на две основные группы а-стаби-лизаторы (элементы, расширяющие область существования а-фазы и повышающие температуру превращения — А1, Оа, Ое, Га, С, О, Н) и р-стабилиза-торы (элементы, суживающие а-область и снижающие температуру полиморфного превращения, — V, N6, Та, 2г, Мо, Сг, Мп, Ре, Со, 81, Ag и др.), рис. 8.4. В то же время легирующие элементы (как а-, так и р-стабилизаторы) можно разделить на две основные группы элементы с большой (в пределе — неограниченной) и ограниченной растворимостью в титане. Последние могут образовывать с титаном интерметаллиды, силициды и фазы вне- [c.191]

Использовать ниобий и его сплавы в водородсодержащих средах при повышенных температурах можно лишь, если за время эксплуатации аппаратов и оборудования металл не насыщается водородом сверх 0,002 вес.% (22см /ЮОг). В табл. 13.16 показано влияние нагрева в водороде на пластичность ниобиевого сплава ВН2. [c.431]

При исследовании водородной хрупкости хромоникелевых материалов (/ = 500 900°С, =30 МПа) было обнаружено, что повышение содержания никеля свыше 40% приводит к снижению пластичности и прочности сплава [43]. Это связано с образованием гидридной фазы В сталях с содержанием никеля менее 30% влияние наводороживания на склонность к водородной хрупкости не наблюдается при концентрациях водорода до 1200см кг. Сплавы на никелевой основе и чистый никель резко охрупчиваются уже при содержании водорода около 600 см кг [43]. [c.116]

Высокая химическая активность в сочетании с низкой теплопроводностью, высоким электросопротивлением и температурой плавления, склонность к росту зерна в околошовной зоне определяют особенности сварки титана и его сплавов. Большая химическая активность титана при высоких температурах по отношению к азоту, кислороду и водороду затрудняет его сварку. Необходимым условием для получения качественного соединения при сварке титана плавлением является полная двухсторонняя защита от взаимодействия с воздухом не только расплавленного металла, но и нагретого выше 600°С основного металла и шва. При нагреве до высоких температур титан склонен к росту зерна-. Для устранения этого сварку следует выполнять при минимально возможной погонной энергии. Вследствие загрязнения металла сварного шва газами понижается его пластичность, что приводит к образованию холодных трещин. Загрязнение металла шва водородом можно предупредить, применяя электродную или присадочную проволоку, предварительно подвергнутую вакуумному отжигу. Содержание водорода в такой проволоке не превышает 0,004—0,006%. Большое влияние на качество сварного соединения оказывает состояние поверхности кромок и присадочного металла. Для удаления окиснонитридной пленки, образующейся после термообработки, ковки, штамповки, используют опеско-струивание и последующее травление в смеси солей с кислотами или щелочами. [c.146]

В связи с этим представляют интерес исследования по влиянию закалки из -области на склонность a+ -титановых сплавов к водородной хрупкости. В работе [332] было показано, что водород сильнее влияет на механические свойства a+ -снлавов после закалки из -об-ласти (рис. 204), чем после стандартного отжига. Так, например, водород не приводит к существенному повышению прочности сплавов ВТЗ-1 и ВТб после стандартного отжига, а после закалки из -области водород существенно повышает их пределы прочности. Сплав ВТб в отожженном состоянии не испытывает хрупкого разрушения даже при 0,15% Но, а в закаленном состояиии хрупкое разрушение наступает при содержании водорода более 0,02%. Пластичность сплава ВТЗ-1, закаленного из -области, резко снижается уже при концентрации водорода, равной 0,030%. [c.414]

Уже проведение кратковременных испытаний на растяжение при высоких температурах (в вакууме) показало, что предварительная обработка и способ получевия молибдена и его сплавов оказывает существенное влияние на характеристику механических свойств. Так, рекристаллизационный отжиг заметно снижает предел прочности при комнатной и повышенных температурах и повышает пластичность в интервале 815—1100° (рис. 67). Даже разница в условиях спекания порошкообразного молибдена — в вакууме или в водороде — связана с получением неодинаковых значе- [c.881]

Уже проведение кратковременных испытаний на растяжение при высоких температурах в вакууме показало, что предварительная обработка и способ получения молибдена и его сплавов оказывают существенное влияние на характеристики механических свойств. Так, рекристаллизационный отжиг заметно снижает предел прочности при ко.мнатной и повышенных те.мпературах и повышает пластичность в интервале температур 815—I ЮО С (фиг. 175). Даже разница в условиях спекания порошкообразного молибдена (в вакууме или в водороде) оказывает определенное влияние на механические свойства. Сравнение кривых деформации образцов молибдена, изготовленных методом порошковой металлургии и путем плавки в вакуумной печи, показано на фиг. 176. При понижении температуры испытания влияние способа изготовления молибдена на ход кривых деформации проявляется особенно резко. Это послужило основанием к проведению серийных испытаний молибдена на растяжение при различных температурах (фиг. 177) оказалось, что критическая температура перехода молибдена из вязкого в хрупкое состояние (определялась в основном по значениям относительного сужения) достаточно высока, и это следует учитывать при конструктивных расчетах. Дальнейшие испытания показали также, что критическая температура зависит от скорости деформации, условий нагружения, величины зерна и наличия загрязнений, в первую очередь углерода, кислорода и азота, образующих с молибденом твердый раствор. [c.764]

Чри менее высоком содержании водорода (до 0,015%) в более пластичных сплавах, например системы Т1 — А1 — 2г, его влияние на показатели замедленного разрушения оказывается менее резким. На рис. 18 приведены данные о влиянии водорода в пределах от 0,002 до 0,015% на временньш зависимости прочности для сплава этого типа с обычным (0,1%) и повышенным (0,29%) содержанием кислорода. При содержании 0,1% Оа изменение содержания водорода в указанных пределах весьма мало понижает Ср , п основного металла (на 2—2,5 кПмм ). При содержании 0,2Й% Оа понижение Ортш более заметно (на 3,5—4 кГ/мм ), но также невелико. В обоих случаях г1)р хотя и снижается, но все-таки остается на достаточно высоком уровне. У металла околошовной зоны сопротивляемость замедленному разрушению для обеих плавок выше, чем у основного металла, что, по-видимому, связано с частичной десорбцией водорода при сварке. Однако при повышенном содержании кислорода влияние водорода на арт п околошовной зоны проявляется более существенно. [c.44]

Сказанное вьиые эго лишь перечисление возможных объяснений влияния легирующих элементов на коррозионную стойкость ниобия, которые в какой-то степени можно распространить и на сплавы других тз оплав-ких металлов. Как и другие тугоплавкие металлы, ниобий и его сплавы при работе в кислотах наводороживаются и охрупчиваются. Насьпцение ниобия водородом до 0,02—0,03% приводит к полной потере пластичности. Вторая фаза - гидриды - обнаруживается при большем содержании водорода (при 0,08%). Легирование ниобия различными элементами может изменить указанные значения и тем самым уменьшить степень его водородного охрупчивания. [c.74]

Теперь можно попытаться объединить представления о роли электрохимических факторов, влиянии типа скольжения и других металлургических переменных, а также о поведении водорода, и построить общую картину индуцированного водородом растрескивания. Признаком успешного решения этой задачи была бы способность модели найти общие элементы в таких очевидно различных явлениях, как потери пластичности (уменьшение относительного сужения) аустенитных нержавеющих сталей при испытаниях на растяжение в газообразном водороде при высоком давлении и разрушение тина скола, наблюдаемое в сплаве титана при испытаниях в условиях длительного нагружения в мета-нольном хлоридном растворе. Должна быть обоснована возможность протекания, наряду с чистыми процессами анодного растворения и водородного охрупчивания, также смешанных и составных процессов. Ниже представлено качественное описаппе по крайней мере исходных посылок такой широкой модели. В ней свободно используются и уже известные представления. [c.133]

Нерастворимые элементы РЬ и Bi ухудшают механические свойства меди и однофазных сплавов на ее основе. Образуя легкоплавкие эвтектики (соответственно при 326 и 270 °С), располагаюш иеся по границам зерен основной фазы, они вызывают красноломкость. Причем вредное влияние висмута обнаруживается при его содержании в тысячных долях процента, поскольку его растворимость ограничивается 0,001 %. Вредное влияние свинца также проявляется при малых его концентрациях (< 0,04 %). Висмут, будучи хрупким металлом, охрупчивает медь и ее сплавы. Свинец, обладая низкой прочностью, снижает прочность медных сплавов, однако вследствие хорошей пластичности не вызывает их охрупчивания. Кроме того, свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием медных сплавов, поэтому его применяют для легирования. 3. Нерастворимые элементы О, S, Se, Те присутствуют в меди и ее сплавах в виде промежуточных фаз (например, СигО) СигЗ), которые образуют с медью эвтектики с высокой температурой плавления и не вызывают красноломкости. Кислород при отжиге меди в водороде вызывает водородную болезнь , которая может привести к разрушению металла при обработке давлением или эксплуатации готовых деталей. [c.303]

На рпс. 152 приведено влияние водорода на. механические свойства отечественного (3-титанового сплава ВТ15 после закалки с 780° С в воде [339]. Прн больилой скорости деформации (порядка 20 мм/мин) пластичность закаленного сплава ВТ15 остается высокой во всем исследованном интервале температур от —60 до +20° С. При малой скорости деформации (порядка 3-10 с ) поперечное сужение в узком температурном интервале резко уменьшается. Если за верхнюю температуру проявления водородной хрупкости принять точку, в которой поперечное сужение снижается вдвое, то эти температуры составят +8, +2 и —8° С для концентраций водорода 0,05 0,03 и 0,015% (по массе) соответственно. Таким образом, с увеличением содержания водорода верхняя температура проявления водородной хрупкости повышается. Прн температурах порядка —30°С происходит восстановление пластичности наводороженных образцов.. [c.327]

В работе [406] было исследовано влияние водорода на термическую стабильность a+ -титанового сплава Ti—140 А. Термическая стабильность определялась ими путем испытания образцов на разрыв при комнатной температуре после выдержки при повышенных температурах под напряжением или без него. Образцы сплава Ti—140 А, содержащие водород, после выдержки при температурах 315—425° С обладают пониженной пластичностью, причем охрупчивание проявляется тем более резко, чем выше температура обработки (в исследованных пределах). Приложение напряжений еще более увеличивает охрупчивание. Этими же авторами было обнаружено, что вакуумный отжиг резко повышает термическую стабильность сплава Ti—140А. Благоприятное влияние вакуумного отжига обусловлено удалением водорода, который ускоряет распад пересыщенных твердых растворов. По мнению авторов работы [406], не исключена воз.можность, что уменьшение термической стабильности a+ -титановых сплавов с увеличением содержания водорода обусловлено выделением гидрида. Следует отметить, что микроструктура снлава Т1—140 А, содержащего 0,036% Нг и выдержанного ири 425° С в течение 200 ч, представлена белыми частицами а-фазы в слегка серой -матрице и третьей темно-серой фазой, природа которой авторами не была определена. Аналогичной третьей фазы не было обнаружено в отожженных в вакууме образцах. [c.475]

Благоприятное влияние водорода на технологическую пластичность исследуемого сплава проявляется уже при введении 0,1% Нг (по массе). Указапиая концентрация водорода понижает температуру начала проявления максимальной пластичности с 1100 до 1000° С (рис. 248). При температурах ниже 1000° С для сплава с 0,1% Нг допустимая степень деформации уменьшается, [c.491]

Водород До 0,0257о (но массе) ui, влияет иа иласти-ческпе свойства сплавов АТЗ, АТ4 п АТ6 при проведепии испытаний на растяжение как при большой, так и при малой скорости деформации. До этой концентрации водорода термическая стабильность сплавов АТЗ и АТ4 сохраняется высокой. Введение водорода в количестве 0,015% в снлав АТ6 приводит к заметному ухудшению термической стабильности. Наиболее чувствителен к влиянию водорода сплав АТ8. Введение 0,015% Нг приводит к резкому снижению пластичности этого сплава при проведении испытаний на растяжение как при большой, так и прн малой скорости деформации. [c.499]

Механические свойства и структура титана и его сплавов зависят от примесей, которые разделяются на две группы внедрения -Ог, N2, С, являющиеся а-стабилизаторами, и Н2 - Р-стабилизатор замещения - Ре, 81 (для титана). Влияние примесей внедрения значительно сильнее. Кислород снижает пластические свойства в области малых концентраций (до 0,1 %) в интервале концентраций 0,1...0,5 % он относительно мало влияет на изменение пластичности, но при больших содержаниях (>0,7 %) титан полностью теряет способность к пластическому деформированию. Азот охрупчивает титан в еще большей степени, при содержании его >0,2 % наступает хрупкое разрушение. Углерод влияет в меньшей степени, чем кислород и азот. Водород - вредная примесь в титановых сплавах. Растворимость водорода в титане при эвтектоидной температуре составляет 0,18 %, но с понижением температуры резко падает (<0,0007 %), что приводит к выделению вторичных гидридов, преимущественно по плоскостям скольжения и двойнико-вания. Хрупкость, низкая прочность, пластинчатая форма гидридов и значительный положительный объемный эффект при образовании гидридов (-15,5 %) - причины резкого охрупчивания титана при наводороживании. [c.126]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...