ского анализа следует, что водород действительно должен диффундировать в направлении деформированных объемов металла. Однако экспериментальные данные, которые однозначно могли бы доказать справедливость дскогезионной гипотезы, отсутствуют. Такие эксперименты достаточно сложны, так как дскогези-онное действие водорода в решетке металла необходимо выявить на фойе как взаимодействия его с различными дефектами кристаллической структуры, так и существующих в объеме внутренних напряжений. В то же время простые оценки показали [49), что при общем содержании водорода до 10 см3/100 г металла (типичном для сварочных процессов) и при условии его равномерного распределения в решетке металла (что нереально из-за скопления водорода на дефектах) один атом водорода приходится на несколько тысяч атомов металла. Такое соотношение является наиболее существенным возражением против декогезион-ной гипотезы и, по мнению авторов [49], с очевидностью свидетельствует о ее несостоятельности. Тем не менее, декогезиониая гипотеза, дополненная представлениями о направленной объемной диффузии водорода в локальные области трехосных напряжений, создаваемых макротрещинами или другими концентраторами напряжений, часто используется для объяснения особенностей водородной хрупкости, в том числе и образования холодных трещин в сварных соединениях [50]. В основе гипотез третьей группы лежит представление о снижении поверхностной энергии внутри трещины при адсорбции водорода, что должно приводить к падению разрушающего напряжения. Термодинамические оценки с использованием уравнения Гиббса показывают очень сильный эффект уменьшения поверхностной энергии, обусловленный адсорбцией. В классической работе Петча [51] механические характеристики, рассчитанные на основе теории Гриффитса с учетом этого эффекта, находились в хорошем согласии с данными эксперимента, что подтверждало правильность объяснения ВХ как результата адсорбции водорода. Однако такие представления не получили развития в связи с недостатками классической теории Гриффитса, которая предполагает наличие готовых трещин в исходном материале, не объясняя их происхождение. Ряд аргументов против адсорбционной гипотезы приведены в работе [42]; 1) представление об адсорбционном снижении поверхностной энергии приводит к существенной недооценке ра- боты разрушения; 2) адсорбционная гипотеза не может объяснить скачкообразное распространение трещины, обнаруженное методами акустической эмиссии; 3) адсорбционный механизм не может объяснить обратимость ВХ; 4) этот механизм не может объяснить также, почему водород приводит к образованию трещин, а кислород, имеющий более высокую теплоту адсорбции, не только не ускоряет растрескивание, но и вызывает даже прекращение ВХ, если, например, ввести добавку кислорода в чистый молекулярный водород. Однако, по мнению автора [40], все эти возражения снимаются, если адсорбционный механизм дополнить транспортировкой атомов водорода к источникам зарождения разрушения. Четвертая группа включает в себя гипотезы, в которых рассматривается взаимодействие водорода с дислокациями [40]. При этом предполагается, что главным эффектом, определяющим свойства металла в присутствии растворенного водорода, является транспортировка атомов водорода движущимися дислокациями в процессе пластической деформации, В результате на границах зерен, межфазных границах и у других препятствий, где накапливаются дислокации, концентрация водорода становится достаточной для резкого ускорения разрушении по тем или иным механизмам. Возможность конденсации водорода на дислокациях подтверждается термодинамическими расчетами и результатами прямого наблюдения распределения водорода методом электронно-микроскопической авгорадиографии [52]. Основным же аргументом в пользу дислокационной гипотезы служит то, что с ее помощью, в отличие от других гипотез, легко объясняются многие особенности ВХ, включая такие аномальные, как зависимости степени ВХ от температуры и скорости деформации [40]. Следует, однако, отметить, что при всей привлекательности представлений о переносе водорода дислокациями этот процесс является хотя и очень важным, но лишь отдельным звеном в общем механизме ВХ, если считать его началом растворение водорода в металле, а окончанием — образование макротрещины. Таким образом, дислокационная гипотеза детально описывает только подготовительный этап образования водородной трещины, не объясняя наиболее существенный момент — механизм падения разрушающего напряжения: все то, что происходит в дальнейшем после доставки водорода к месту зарождения трещины, считается как бы очевидным. Такая фрагментарность дислокационной гипотезы, характерная также и для всех других гипотез ВХ, является основным ее недостатком.
Карта
|
|