Cтраница 2
Хрупкость этого вида, развивающаяся в интервале 450 - 550, но не устраняемая быстрым охлаждением, проявляется в сталях, чувствительных к обратимой хрупкости и не восприимчивых к ней. [16]
Установлено существование двух одновременно действующих механизмов водородной коррозии: 1) диффузия водорода в виде атомов или ионов в микроскопические области до концентраций, способных вызывать охрупчи-вание металла, - обратимая хрупкость; 2) изменение свойств стали под влиянием молекулярного водорода - необратимая хрупкость. Обратимая водородная хрупкость может быть уменьшена вплоть до восстановления исходных механических характеристик металла при высоких скоростях деформации, а также при вакууме, высоком отпуске, нормализации стали. Необратимая хрупкость, наступающая после достаточно длительного и интенсивного наводороживания, не устраняется этими средствами. Обратимая хрупкость характеризуется наличием определенного инкубационного периода, потребного для достижения в решетке стали соответствующих концентраций диффундирующего водорода. При больших скоростях деформации, когда ее время меньше инкубационного периода, водород не успевает продиффундпровать в лону начавшегося повреждения и водородное охруичива-ние уменьшается либо вообще не проявляется. [17]
После медленного охлаждения с температуры отпуска в интервале 450 - 650 С ( с печью или на воздухе) ударная вязкость многих сортов легированной стали оказывается более низкой, чем после быстрого охлаждения. Сталь в состоянии обратимой хрупкости имеет межкри-сталлитный излом по границам исходных аустенитных зерен. [18]
Кремний при содержании 1 5 % повышает склонность хромоникелевой стали к обратимой хрупкости [109, 113], однако его влияние слабее влияния марганца. Ниобий и бор, по последним данным [122, 123], несколько уменьшают обратимую хрупкость стали. Алюминий обычно относят к нейтральным элементам, хотя имеются данные о том, что он несколько ослабляет обратимую хрупкость вследствие, по-видимому, измельчения зерна стали [109]; по другим данным [123], алюминий усиливает обратимую хрупкость. Сведения о влиянии азота противоречивы. Титан и ниобий нельзя действенно использовать для подавления обратимой хрупкости; эти элементы могут лишь в небольшой степени ослаблять ее, измельчая зерно стали. [19]
Обратимая хрупкость развивается и в тех частях изделий из углеродистой стали, которые не закаливались на мартенсит. Максимальная хрупкость наблюдается при охлаждении 20 С / час, при более высокой или более низкой скорости охлаждения обратимая хрупкость уменьшается. Условия термической обработки оказывают большое влияние на развитие хрупкости. [20]
Было обнаружено, что при исследованных в работе концентрациях водорода сплавы Ti - - 4Та; Ti - 8Та; Ti - - 4Mb и Ti-2 % Fe ведут себя как а-сплавы. При металлографическом исследовании в этих сплавах были найдены гидриды, так что при первой введенной концентрации в них развивалась не обратимая хрупкость, а гид-ридная. [21]
Влияние химического состава весьма значительно. Фосфор, марганец, кремний, хром, алюминий, ванадий ( а также никель и медь в присутствии хрома и марганца) увеличивают склонность стали к обратимой хрупкости. Титан, цирконий, азот ( а также никель и медь - в отсутствие других легирующих элементов) не влияют на нее. Молибден и вольфрам уменьшают склонность к обратимой хрупкости. При высоком содержании фосфора ( 0 1 - 0 2 / о) сталь, вязкая после закалки и высокого отпуска, становится хрупкой после вылеживания в течение нескольких часов на воздухе. [22]
В ряде других случаев сверхструктуры вредны, и для предотвращения их образования необходимо принимать меры. Примерами могут служить: магнитномягкие сплавы, от которых требуется низкая коэрцитивная сила, некоторые сорта конструкционной стали и др. Высказывалось предположение, что образование сверхструктур легирующими элементами в граничном слое ау-стенитного ( бывшего аустенитного) зерна является одной из причин обратимой хрупкости при отпуске конструкционной улучшаемой стали определенных составов. [23]
Различают обратимую и необратимую водородные хрупкости. Охрупчивающее влияние водорода при его содержании до 8 - 10 мл / 100 г в большинстве случаев процесс обратимый, то есть после вылеживания или низкотемпературного отпуска пластичность металла конструкции небольшого сечения восстанавливается вследствие десорбции водорода. Обратимая хрупкость стали обусловливается, в основном, наличием водорода, растворенного в кристаллической решетке. Необратимая хрупкость зависит от содержания в стали водорода в молекулярном состоянии, который агрегирован в коллекторах, где он находится под высоким давлением, вызывающим значительные трехосные напряжения и затрудняющим пластическую деформацию стали. Пластические свойства металла при необратимой хрупкости не восстанавливаются даже после вакуумного отжига, так как в структуре стали происходят необратимые изменения [21, 22]: образование трещин по границам зерен, где наблюдается наибольшее скопление водорода, и обезуглероживание стали. [24]
Энергия связи атома замещения с дислокациями обычно так мала, что атмосферы Коттрелла разрушаются при температурах ниже комнатной. При таких температурах подвижность атомов замещения так мала, что при разумных скоростях деформации обратимая хрупкость вряд ли может наблюдаться. Атомы внедрения ( азот, кислород, углерод), наоборот, имеют большую энергию связи с дислокациями и температура разрушения атмосфер Коттрелла хорошо согласуется с интервалом развития высокотемпе р а т у р и о и хрупкости. [25]
Кремний при содержании 1 5 % повышает склонность хромоникелевой стали к обратимой хрупкости [109, 113], однако его влияние слабее влияния марганца. Ниобий и бор, по последним данным [122, 123], несколько уменьшают обратимую хрупкость стали. Алюминий обычно относят к нейтральным элементам, хотя имеются данные о том, что он несколько ослабляет обратимую хрупкость вследствие, по-видимому, измельчения зерна стали [109]; по другим данным [123], алюминий усиливает обратимую хрупкость. Сведения о влиянии азота противоречивы. Титан и ниобий нельзя действенно использовать для подавления обратимой хрупкости; эти элементы могут лишь в небольшой степени ослаблять ее, измельчая зерно стали. [26]
При электрохимических реакциях вблизи вершины трещины образуется также водород, который поглощается металлом. Некоторые авторы [267, 229] полагают, что коррозионное растрескивание в конечном итоге сводится к водородной хрупкости. Адсорбированный металлом водород или приводит к выделению гидридов, вызывающих гидридную хрупкость, или растворяется в металле, способствуя развитию обратимой хрупкости ( см. гл. III), или снижает поверхностную энергию, тем самым облегчая раскрытие трещин. [27]
В связи с этим значительный интерес представляет комбинированное применение ВТМО и НТМО, причем ВТМО должна привести к подавлению охрупчивания стали при отпуске, а НТМО - резко поднять предел прочности и твердости стали. Результаты ударных испытаний стали, подвергнутой такой обработке, показали, что совмещение на одном и том же объекте процессов ВТМО и НТМО значительно повышает ударную вязкость в зоне развития обратимой хрупкости и одновременно увеличивает твердость стали. [28]
Кремний при содержании 1 5 % повышает склонность хромоникелевой стали к обратимой хрупкости [109, 113], однако его влияние слабее влияния марганца. Ниобий и бор, по последним данным [122, 123], несколько уменьшают обратимую хрупкость стали. Алюминий обычно относят к нейтральным элементам, хотя имеются данные о том, что он несколько ослабляет обратимую хрупкость вследствие, по-видимому, измельчения зерна стали [109]; по другим данным [123], алюминий усиливает обратимую хрупкость. Сведения о влиянии азота противоречивы. Титан и ниобий нельзя действенно использовать для подавления обратимой хрупкости; эти элементы могут лишь в небольшой степени ослаблять ее, измельчая зерно стали. [29]
Установлено существование двух одновременно действующих механизмов водородной коррозии: 1) диффузия водорода в виде атомов или ионов в микроскопические области до концентраций, способных вызывать охрупчи-вание металла, - обратимая хрупкость; 2) изменение свойств стали под влиянием молекулярного водорода - необратимая хрупкость. Обратимая водородная хрупкость может быть уменьшена вплоть до восстановления исходных механических характеристик металла при высоких скоростях деформации, а также при вакууме, высоком отпуске, нормализации стали. Необратимая хрупкость, наступающая после достаточно длительного и интенсивного наводороживания, не устраняется этими средствами. Обратимая хрупкость характеризуется наличием определенного инкубационного периода, потребного для достижения в решетке стали соответствующих концентраций диффундирующего водорода. При больших скоростях деформации, когда ее время меньше инкубационного периода, водород не успевает продиффундпровать в лону начавшегося повреждения и водородное охруичива-ние уменьшается либо вообще не проявляется. [30]