Cтраница 4
Кажущееся отсутствие чувствительности чистой воды к облучению рентгеновскими лучами следует, невидимому, приписать установлению настолько низкой стационарной концентрации продуктов разложения, что они не могут быть обнаружены применявшимися аналитическими методами. Нам удалось показать, что при облучении электронами в 1 MeV трубки, питающейся от генератора Ван-де - Граафа, или рентгеновскими лучами устанавливается стационарная концентрация водорода и перекиси порядка нескольких микромолей на литр, соответствующая давлению газообразного водорода над водой в несколько миллиметров. [46]
Значительное ухудшение механических свойств в результате наводороживания приводит к возникновению так называемой водородной хрупкости стали. Величины указанных разрушающих напряжений значительно меньше соответствующих характеристик разрывной и усталостной прочности ненаводороженной стали. Кроме того, наво-дороживание, как указывалось выше, при соответствующем возрастании давления газообразного водорода во внутренних полостях металла может вызвать расслоение ( пузырение) стали. Этот вид разрушения может иметь место и при отсутствии внешней нагрузки. [47]
Вследствие отвода продуктов реакция сильно сдвинута в правую сторону. Предельной концентрацией водорода в натрии здесь является концентрация, соответствующая минимальному парциаль-ному давлению водорода, достигаемому при сбросе газа при данной температуре. Эта концентрация может быть определена с помощью р - / - с-диаграммы раствора водорода в натрии. Однако они существенно отличаются друг от друга характером зависимости давления газообразного водорода от концентрации водорода, растворенного в натрии. [48]
Однако такая обработка не всегда приводит к заметному восстановлению исходных механических свойств стали; полное возвращение к исходным характеристикам, судя по результатам экспериментальных исследований ряда авторов, наблюдается очень редко. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, многие электроосажденные металлы ( цинк, кадмий, медь) затрудняют десорбцию водорода стальной основой, так как коэффициент диффузии водорода в них очень мал. Во-вторых, при достаточно больших количествах абсорбированного металлом основы водорода возможны нарушения внутренней структуры металла, возникающие под действием давления газообразного водорода в коллекторах и внутренних напряжений в металле. Восстановление механических характеристик поэтому происходит полнее у сталей с меньшим уровнем прочности, как имеющих более равновесную структуру с меньшими внутренними напряжениями. [49]
Подтверждение того, что-давление газообразного водорода может легко приводить к распространению трещи в высокопрочных сталях, указывает на то, что, вероятно, механизм разрушения не включает диффузию водорода в пустоты металла, где имеет место разрушающее давление газа. Следует принимать во внимание и предположение о том, что водород диффундирует в решетку непосредственно перед вершиной трещины и облегчает деформацию в этом месте [23], поскольку имеются доказательства того, что водород препятствует движению дислокаций. Остается, однако, неясным, понижает ли водород поверхностную энергию за счет адсорбции, или он, скапливаясь на расстоянии нескольких атомных слоев от вершины трещины, способствует снижению химического потенциала за счет упругих напряжений, тем самым понижая силу сцепления в решетке. Ориани [24] предпочитает последнее, поскольку это единственный механизм, который согласуется с наблюдениями влияния на распространение трещины небольших изменений в давлении газообразного водорода и замены дейтерия на водород. Значительное уменьшение давления газообразного водорода, окружающего образец с развивающейся трещиной при заданном значении коэффициента интенсивности напряжений, будет приостанавливать развитие трещины, но последующее увеличение давления от 1 6 кН / м2 до 22 кН / м2 будет достаточным для дальнейшего роста трещины; задержка роста трещины во времени была такой короткой, что даже в самом лучшем случае водород, внедряющийся в решетку за счет увеличения давления, мог продиф-фундировать не более, : чем на несколько атомных слоев. Аналогичное быстрое увеличение скорости развития трещины наблюдается при небольших изменениях прикладываемого катодного тока для мартенсит-но-стареющей стали в растворе хлористого натрия. Влияние дейтерия на уменьшение скорости хрупкого разрушения, по-видимому, не связано с различиями в кинетике транспорта двух изотопов, а обусловлено их разной растворимостью в искаженной решетке перед вершиной трещины. [50]
Допустим, мы собрали 150 мл водорода над поверхностью воды, как это обычно делают в лабораторных условиях. Определим парциальное давление водорода. Если газ собран над водой при температуре 20 С, то он окажется насыщенным парами воды, которые при данной температуре имеют давление 17 5 мм рт. ст. Следовательно, давление газообразного водорода можно, определить как разность между давлением смеси и давлением паров воды. [51]
Подтверждение того, что-давление газообразного водорода может легко приводить к распространению трещи в высокопрочных сталях, указывает на то, что, вероятно, механизм разрушения не включает диффузию водорода в пустоты металла, где имеет место разрушающее давление газа. Следует принимать во внимание и предположение о том, что водород диффундирует в решетку непосредственно перед вершиной трещины и облегчает деформацию в этом месте [23], поскольку имеются доказательства того, что водород препятствует движению дислокаций. Остается, однако, неясным, понижает ли водород поверхностную энергию за счет адсорбции, или он, скапливаясь на расстоянии нескольких атомных слоев от вершины трещины, способствует снижению химического потенциала за счет упругих напряжений, тем самым понижая силу сцепления в решетке. Ориани [24] предпочитает последнее, поскольку это единственный механизм, который согласуется с наблюдениями влияния на распространение трещины небольших изменений в давлении газообразного водорода и замены дейтерия на водород. Значительное уменьшение давления газообразного водорода, окружающего образец с развивающейся трещиной при заданном значении коэффициента интенсивности напряжений, будет приостанавливать развитие трещины, но последующее увеличение давления от 1 6 кН / м2 до 22 кН / м2 будет достаточным для дальнейшего роста трещины; задержка роста трещины во времени была такой короткой, что даже в самом лучшем случае водород, внедряющийся в решетку за счет увеличения давления, мог продиф-фундировать не более, : чем на несколько атомных слоев. Аналогичное быстрое увеличение скорости развития трещины наблюдается при небольших изменениях прикладываемого катодного тока для мартенсит-но-стареющей стали в растворе хлористого натрия. Влияние дейтерия на уменьшение скорости хрупкого разрушения, по-видимому, не связано с различиями в кинетике транспорта двух изотопов, а обусловлено их разной растворимостью в искаженной решетке перед вершиной трещины. [52]