Следует отметить, что эффект адсорбционного понижения прочности и пластичности твердых тел обнаруживается при любом типе взаимодействия: на металлах, на ионных и молекулярных кристаллах, на полупроводниках. Так, установлено, что сильными поверхностно-активными средами по отношению к твердым металлам являются расплавы ртути для цинка и латуни, галлия для алюминия и его сплавов, цинка для железа и сталей, кадмия для титана и т. д. [154, 178, 254]. При этом отмечено, что в ряде случаев влияние расплавов тем сильнее, чем выше прочность металла в исходном состоянии [178]. Существенное влияние оказывают температура и скорость деформации, при которых проводятся эксперименты. При значительном повышении температуры, если твердый металл оказывается пластичным даже при сильном снижении поверхностной энергии, может наблюдаться исчезновение эффекта понижения прочности и пластичности металла под действием расплавленного металла. Аналогично повышению температуры может влиять и уменьшение скорости деформации 1184].

Необходимо отметить, что до настоящего времени нет единой точки зрения на механизм взаимодействия жидких металлов с твердыми [234]. По-видимому, это связано с тем, что во многих случаях изменение механических свойств твердого металла под воздействием расплава является следствием влияния всех трех факторов, действующих одновременно. Однако необходимо учесть, что для проявления коррозионных и диффузионных эффектов необходим некоторый промежутс к времени, обеспечивающий развитие физико-химических процессов, в результате которых происходят необратимые структурные изменения в металле. Несомненно также, что диффузионные и коррозионные процессы протекают более интенсивно с увеличением температуры.

При одних и тех же условиях скорости диффузионного, коррозионного и адсорбционного влияния на свойства твердого металла различны. Самый медленный процесс, поскольку он связан с диффузией атомов расплавленной среды в твердом металле,— диффузионный. Коррозионный процесс, который определяется диффузией атомов твердого металла в расплаве, более быстрый, а самый быстрый — процесс адсорбционного влияния.

По сравнению с коррозионным и диффузионным воздействием расплава на механические свойства твердого металла адсорбционное влияние имеет ряд специфических особенностей. Среди них особенно важны для условий сварки быстрота проявления эффекта понижения прочности и пластичности, достаточность чрезвычайно малого количества адсорбционно-активного расплава. Важным фактором проявления эффекта Ребиндера является также процесс распространения адсорбционно-активного расплава, поскольку с ним связано проникновение атомов или молекул расплава к новой поверхности, образующейся в результате роста трещины. При этом различают [203] следующие основные виды распространения адсорбционно-активной среды: 1) капиллярное течение внутри трещины от поверхности к вершине; 2) растекание по поверхности стенок трещины; 3) поверхностная диффузия монослоев по стенкам в узком зазоре вблизи от вершины трещины; 4) нерегулярная диффузия по дефектам структуры в зоне

предразрушения. В зависимости от вида распространения активно-адсорбционной сргды роль расплава в развитии трещины и ее зарождении различна. Однако в любом случае перемещение активно-адсорбционной среды является необходимым условием проявления эффекта адсорбционного понижения прочности и пластичности материала. Кроме того, известно [67], что этот эффект проявляется при наличии нормальных растягивающих напряжений и скалывающих напряжений, хорошем смачивании твердого металла металлическим расплавом в малой растворимости расплава в твердом металле.

Наши исследования показали [83], что сульфид железа хорошо смачивает многие металлы. Поскольку на металл сварного шва действуют растягивающие напряжения и сульфид железа плохо растворим в твердом металле, становится ясным, что все факторы, которые необходимы для проявления эффекта Ребиндера, характерны для случая образования сварного шва.

Между тем совершенно отсутствуют данные о влиянии легкоплавких неметаллических расплавов, и в частности FeS, на механические свойства твердых металлов. С целью изучения характера этого влияния, поскольку это может помочь разобраться в механизме образования кристаллизационных трещин сульфидного происхождения, исследовано влияние расплава FeS на прочность и пластичность арм-ко-железа и сталей 15ХМНФ, 9ХФ, 10Х18Н10Т, 10Х17Н13МЗТ и трансформаторной стали ЭЗА. Опыты проводились на образцах трубчатой формы (наружный диаметр 9 мм, внутренний диаметр 6 мм, длина рабочей части 64 мм). Внутреннюю рабочую поверхность обрабатывали разверткой вручную, наружную шлифовали. Перед испытанием образцы промывали в этиловом спирте, заполняли порошком чистого FeS, масса которого составляла 5 г, а затем отверстия образцов закрывались пробками из того же металла, что и образец, и заваривали в барокамере, наполненной аргоном.

Одноосное растяжение образцов проводили на переоборудованных машинах типа МП-4Г и УМ-5 в вакуумной камере при остаточном давлении 6 мПа или в аргоне высшего сорта, применение которого при трехкратной прокачке камеры не влияло на результаты эксперимента. Такая методика проведения исследований позволила устранить влияние активных элементов воздуха. Опыты проводили при температуре 1373 К-

Наличие расплава FeS снижает [252] пластичность армко-железа при всех изученных скоростях деформирования, а при уменьшении величины ед заметно, хотя и в меньшей мере, снижается и прочность металла. Охрупчивающее действие расплава FeS на армко-железо подтверждается внешним видом образцов и металлографическими исследованиями. При температуре испытания происходят контактное плавление образования эвтектики Fe — FeS и смачивание ею поверхности образца. Однако в силу неоднородности структуры и приложенных напряжений взаимодействие с железом происходит избирательно, что способствует образованию трещин и ускоренному разрушению. Структура заполнителя трещины характерна для эвтектических систем и, вероятно, представляет эвтектику Fe — FeS.

81