Водородная хрупкость титановых сплавов

Особенно вреден водород, вызывающий водородную хрупкость титановых сплавов. Водород [c.697]

На рис. 64 изображена зависимость трещиностойкости исследуемой стали от температуры отпуска в воздухе лабораторного помещения (7) и после наводороживания 2). На этом же рисунке тре- угольниками нанесены данные по трещиностойкости этой стали, по- лученные на цилиндрических образцах с кольцевой трещиной. Как видно, исследуемая сталь в высокопрочном состоянии очень чувствительна к изменению трещиностойкости под действием водорода. Цилиндрические образцы с усталостными кольцевыми трещинами применены авторами работы [53] для изучения водородной хрупкости титановых сплавов. На диаграмме рис. 65 приведены данные по трещиностойкости некоторых титановых сплавов, содержащих 0,003 и 0,05% водорода. Отжиг проводили при температуре 800° С [c.159]

Водородная хрупкость титановых сплавов может проявляться в различных формах, в зависимости от состава сплава, его термообработки, наличия вредных примесей, условий нагружения, температуры и других причин. [c.434]

Водородная хрупкость титановых сплавов [c.426]

Рнс. 155. Схема зависимости температурного интервала водородной хрупкости титановых сплавов от содержания водорода [c.337]

Понижение поверхностной энергии трещины благодаря адсорбции водорода на ее поверхностях не является решающей причиной водородной хрупкости титановых сплавов. Это вовсе не означает, что адсорбция водорода поверхностью трещины не играет никакой роли. Хрупкое [c.354]

При изучении водородной хрупкости титановых сплавов в интервале температур от О до —18° С часто пользуются смесью льда (или снега) с поваренной солью. С соленой водой титановые силавы могут также контактировать при эксплуатации. Поэтому важно знать, может ли вода влиять на склонность титановых сплавов к водородной хрупкости. [c.433]

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]

В а-титановых сплавах водородная хрупкость может развиваться не только при больших, ио и при малых скоростях перемещения траверс разрывной машины. Как было показано выше (см. стр. 318), водородная хрупкость при малых скоростях испытания наиболее интенсивно развивается в закаленных а-сплавах. Избыточные выделения гидридов, имеющие, как правило, пластинчатую форму, являются причиной водородной хрупкости а-сплавов при больших скоростях перемещения траверс разрывной машины, а пересыщенные относительно водорода твердые растворы распадаются под длительным действием приложенных напряжений, также приводя к хрупкости материала. [c.384]

Изложенные выше данные позволяют достаточно точно и подробно оценить условия образования трещины при коррозионном растрескивании. Вместе с тем эти факторы еще не полностью раскрывают природу развития трещины. При анализе ее развития следует обращать внимание на особенности вида излома. Поверхность излома коррозионного растрескивания всегда темная, похожая на поверхность излома замедленного разрушения псевдо-а-титановых сплавов, имеющих повышенное содержание водорода. Как известно, в таких сплавах под действием напряжений или в результате пластических деформаций может происходить в определенном временном интервале распад пересыщенной водородом а-фазы с выделением мелкодисперсных гидридов (необратимая водородная хрупкость II рода). Темный цвет поверхности излома, видимо, связан в этом случае также с наличием на поверхности излома гидридов [c.63]

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]

Алюминий — широко распространенный, доступный и дешевый металл. Введение его в титановые сплавы уменьшает их плотность и склонность к водородной хрупкости, повышает модуль упругости и временное сопротивление при 20 - 25 °С (рис. 14.6) и повышенных температурах. [c.411]

Однако объяснение коррозии под напряжением аустенитных сталей преимущественно явлением водородной хрупкости, по-видимому, не всегда оправдано. Установлено, например [51, с. 256], что внешняя катодная поляризация снижает склонность к коррозионному растрескиванию, только при более сильной катодной поляризации происходит коррозионное растрескивание сталей. Водородное охрупчивание, несомненно, играет важную, но не исключительную роль при коррозионном растрескивании нержавеющих сталей и титановых сплавов, так как в условиях активного растворения (при депассивации в острие трещины) идет интенсивное наводороживание этих сплавов. [c.111]

Водородная хрупкость при малых скоростях деформации проявляется, кроме сталей, также у никеля и его сплавов [309— 311], а-, р- и (а-Ь-Р)-титановых сплавов [12, 312, 313]. В последние годы обратимая водородная хрупкость второго рода была обнаружена во многих переходных металлах независимо от их кристаллической структуры. Этот вид водородной хрупкости характеризуется следующими закономерностями [12]. [c.105]

Природа водородной хрупкости а-титановых сплавов аналогична природе водородной хрупкости титана. При насыщении водородом в структуре а-сплава также появляются выделения гидрида титана, количество которых возрастает с увеличением содержания водорода в сплаве. Эти выделения гидрида титана и являются причиной водородной хрупкости а-титановых сплавов. [c.426]

Водородная хрупкость особенно опасна потому, что она иногда проявляется не сразу, а через некоторое время работы детали. В частности, было показано, что в а -f -титановых сплавах водород приводит к замедленному трещинообразованию. Было обнаружено, что водород ускоряет эвтектоидный распад нестабильной -фазы и по этой причине понижает термическую стабильность а -Ь -титановых сплавов. Охрупчивание а -f- -сплавов с нестабильной -фазой увеличивается с повышением температуры изотермического отжига (при температурах ниже эвтектоидной). Приложение напряжения еще более увеличивает охрупчивание. -Снлавы склонны к водородной хрупкости при очень высоких концентрациях водорода (> 0,2% вес.). [c.427]

При выборе травителей учитывалась склонность титановых сплавов к сильному наводороживанию. Наиболее чувствительными к водородной хрупкости оказались сварные швы. Поэтому мы шли по пути сокращения времени травления титановых сплавов. Это достигалось сочетанием механической и химической обработки. В качестве механической обработки применяли пескоструйную или гидропескоструйную, в результате которой удалялась наиболее окисленная часть альфированного слоя. [c.107]

Малую склонность -титановых сплавов к водородной хрупкости при комнатной температуре при практически встречающихся концентрациях водорода. [c.140]

Водородная хрупкость подобного вида наблюдается в a+ - и -титановых сплавах, в ванадии, ниобии и тантале. Так, например, в a-b -сплавах ВТЗ-1 и ВТ8 хрупкость прп ударных испытаниях развивается прп концентрациях водорода более 0,2%, а первые выделения гидридов, видимые при оптических увеличениях, появляются при концентрациях более 0,3% (по массе) Нг [324]. Первые выделения гидридной фазы в ниобии при комнатной температуре были обнаружены прп 0,06% Нг, а хрупкость прп испытаниях иа ударную вязкость начинает проявляться прп 0,02% Нг [8]. [c.310]

Модули Юнга и сдвига титанового сплава ВТ 15 не меняются при введении водорода (рис. 143) и поэтому влияние водорода на силы межатомного сцепления в металлах не может быть причиной водородной хрупкости четвертого вида [284]. [c.312]

Вильямс [333] предполагает, что водородная хрупкость, развивающаяся в титановых сплавах при малых скоростях деформации, отличается от хрупкости, проявляющейся при больших скоростях деформации, лишь различным характером кинетики выделения гидридов. [c.321]

Вначале полагали, что водородная хрупкость при малых скоростях деформации характерна лишь для a+ -титановых сплавов, однако последующие эксперименты показали, что к хрупкости шестого вида склонны как а-, так и -титановые сплавы. Так, например, водородная [c.326]

Исследования, выполненные при большой скорости деформации, показали, что в a+ - и -титановых сплавах водородная хрупкость развивается при концентрациях, меньших предельной растворимости. Хрупкость второго рода сводится по существу к тому, что за счет [c.341]

УСЛОВИЯ ПРОЯВЛЕНИЯ ВОДОРОДНОЙ ХРУПКОСТИ ШЕСТОГО ВИДА В СТАЛЯХ И ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ [c.344]

Т. является переходным элементом и имеет недост )оенный слой 3 d электронной оболочки. В большинстве химич. соединений с др. элементами Т. четырехвалеитен, реже трехвалентеп. Двухвалентный Т. дает неустойчивые соединения (напр., с галоидами). Химич. активность Т. с повышением темп-ры возрастает. При наличии активированной поверхности Т. поглощает водород при 20°, а при 300° скорость поглощения водорода весьма высока (см. Водородная хрупкость титановых сплавов). Заметное взаимодействие с кислородом начинается при темн-рах выше 600°, с азотом— [c.322]

Вильямс полагает, что выдвигаемая им гипотеза водородной хрупкости, основанная на распаде пересыщенных относительно водорода а- и -твердых растворов, справедлива для всех видов водородной хрупкости титановых сплавов, проявляющихся при малых скоростях деформации. Нам представляется, что выдвигаемые им идеи объясняют лишь частный случай хрупкости, клас-сифицированной выше как хрупкость пятого вида. Экспериментальные данные, полученные в ряде работ [346, 347], убедительно показывают, что в a+ -титановых сплавах водородная хрупкость развивается и прн концентрациях водорода,. меньших его предельной растворимости. [c.332]

Водородная хрупкость типичных и-титановых си., 1а-вов в отожженном состоянии возрастает с повьпиением скорости перемещении траверс разрывной манипим. Особенно резко водородная хрупкость а-сплавов и титана обнаруживается прп испытании надрезанных образ- [c.382]

После закалки имеют структуру переохлажденной метастабильной Р -фазы, обеспечивающей высокую пластичность сплавам (б = 12-н40%, з = = ЗО-н-60%) и хорошую обрабатываемость давлением Св 650-г 1000 МПа. При старении сплавов временное сопротивление увеличивается приблизительно в 1,5 раза и достигает 1300— 1800 МПа. Плотность сплавов находится в Интервале 4,9—5,1 г/м , а удельная прочность, самая высокая среди титановых сплавов, превышает 30 км. Сплавы обладают низкой склонностью к водородной хрупкости, но чувствительны к примесям — кислороду и углероду, вызывающим снижение пластичности и вязкости сварные швы имеют пониженную пластичность термическая стабильность низкая. Наибольшее распространение в промышленности получил сплав ВТ15 ( 3 % А1, 8 % Мо и 11 % Сг). Этот сплав выпускается в виде полос, листов. [c.314]

Неоднозначно действие водорода на структуру и свойства титановых сплавов. Он образует с Tia твердый раствор внедрения малой концентрации. Максимальная растворимость водорода в Ti соответствует эвтекто-идной температуре 335 °С и составляет 0,18 % (рис. 14.3). При понижении температуры она резко уменьшается (до 0,002% при 20 - 25 °С), вследствие чего образуется вторичная 7 -фаза, представляющая собой гидрид титана TiH2- Частицы TiH2 в виде тонких хрупких пластин располагаются по границам зерен Tia, ог- и псевдо-а-сплавов, что резко снижает их ударную вязкость. Водородная хрупкость особенно опасна в сварных конструкциях из-за наличия в них напряжений. Поэтому допустимое содержание водорода в техническом титане, а- и псевдо-а-сплавах не должно превышать 0,002 - 0,08 %. [c.408]

Водород вредно влияет на свойства не только титапа, но и титановых сплавов. В а-титановых сплавах водород снижает ударную вязкость, если его концентрация превышает некоторый предел (рис. IV. 41). а-титановые сплавы обнаруживают склонность к водородной хрупкости при более высоких концентрациях водорода, чем титан. Это объясняется тем, что алюминий повышает растворимость водорода в а-твердом растворе и замедляет процессы его диффузии. Так, в снлаве титапа с 5% алюминия максимально допустимое содержание водорода составляет 0,03%, т. е. по крайней мере в 2 раза больше, чем для технического титана. Как и в случае титана, водородная хрупкость а-снлавов повышается с увеличением скорости растяжения. [c.426]

Несмотря на многочисленные работы, проведенные за последние двадцать лет как в нашей стране, так п за рубежом, водородная хрупкость продолжает оставаться проблемой, без разрешения которой невозможна нормальная эксплуатация титановых изделий. За это время центр исследований переместился из металлургии в технологию производства. В настоящее время металлургическая промышленность основную массу металла поставляет с содержанием водорода меньше допустимых концентраций в слитках среднее содержание водорода не превышает тех концентраций, при которых возможна водородная хрупкость. Однако и при производстве полуфабрикатов из титановых сплавов, п при технологических операциях в процессе изготовления изделии содержание водорода может увеличиться до значен1п"1, превышающих максимально допустимые. Из-за наводороживанпя в процессе производства в изделиях может развиваться водородная хрупкость, хотя, исходя из качества исходного металла, ее не должно быть. Поэтому при решении вопроса о возможности применения титана и его сплавов в том или ином конкретном случае следует учитывать возможность их наводорожи-вания и развития в них водородной хрупкости как в процессе изготовления конструкции, так и при ее эксплуатации. [c.269]

Наиболее сложна природа водородной хрупкости, которая развивается в металлах ири малых скоростях деформации в том случае, когда содержание водорода меньше тех концентраций, при которых при температуре испытаний развивается хрупкость первого рода. В наиболее характерной форме эта хрупкость развивается в сталях и типичных а+Р-титановых сплавах. Хрупкость этого рода можно назвать обратимой хрупкостью. Если, например, a- -p-титaнoвый сплав, насыщенный водородом, подвергнуть длительному действию напряжений, то в нем возникнут источники водородной хрупкости и при проведении механических испытаний с большой скоростью сразу после снятия напряжений сплавы обнаруживают низкую пластичность. Однако при вылеживании а+р-силава после снятия предварительно приложенных напряжений происходит почти полное восстановление его пластичности. Таким образом, после снятия предварительных напряжений источники водородной хрупкости со временем разрушаются и их охрупчивающее действие устраняется. [c.297]

Водородная хрупкость рассматриваемого типа была обнаружена и в титановых сплавах [334—339]. На рис. 149 приведены для примера результаты испытаний на растяжение при комнатной температуре гладких и надрезанных образцов из сплава Ti —140А (2,26% Fe, 2,35% r и 1,76% Mo) [335]. В исследованном интервале содержания водорода (0,002—0,025% Нг) предел прочности сплава остается неизменным как при большой (2,5 мм/мин), так и при малой скорости растяжения (0,5 мм/мин). Характеристики пластичности, наоборот, падают при содержании водорода выше 0,02%, когда испытапия проводятся с малой скоростью растяжения, и остаются неизменными при проведении испытаний с большой скоростью. [c.323]

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]

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]

Следует отметить, что приведенные в работе [305] значения Do и Q характеризуют диффузию свободных атомов водорода. Концентрация атомов водорода в атмосферах Коттрелла при плотности дислокаций 10+ см составляет всего около 10 —(по массе), а исследования по диффузии водорода в -сплавах при низких температурах были проведены при концентрациях водорода порядка 0,01—0,1% (по массе). Чтобы исследовать диффузию водорода, связанного в ловушках, нужно работать с титановыми сплавами, в которых содержание водорода было бы порядка 10 % (по массе) (такого материала в настоящее время нет), или разработать методы исследования, которые позволили бы разделить диффузию связанного и свободного водорода. Детальное исследование диффузии водорода в металлах при низких температурах имеет принципиально важное значение для разработки теории обратимой водородной хрупкости. Только после получения таких данных можно поставить вопрос о строгой количественной проверке изложенной выше гипотезы для титановых сплавов. [c.351]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...