Глава 4. Индуцированные водородом холодные трешины

По этим же экспериментальным данным определяется значение ЛМС1. Известно 161], что между Ямс и напряжением разрушения деформированного на определенную степень е металла К«се существует связь;

= *м«(4.10)

где /(е) — функция, описывающая возрастание уровня хрупкой прочности металла в результате процессов образования текстуры.

В первом приближении можно положить, что функция Де) инвариантна относительно содержания водорода, так он не может оказывать заметного влияния на формирование текстуры металла при небольших (до 10 см3 / 100 г металла) значениях концентрации водорода в металле. Важно также отметить, что напряжение разрушения ЛМС1. практически совпадает с максимальным значением растягивающих напряжений а]Св шейке образца при его разрушении с той же остаточной деформацией.

Отмеченные особенности значения и функции /(е) позволяют выразить степень падения хрупкой прочности металла под влиянием водорода бн через падение критического напряжения разрушения о1Св шейке образца;

5н=§*- —.(4.П)

где и т"с— соответствующие характеристики наводорожен-ного металла.

Воспользовавшись для вычисления максимального напряжения в шейке образца о-1С известными зависимостями Бриджмена с учетом предложенных Копельманом выражений для радиуса кривизны шейки, получим формулу

1 + -

(4.12)

Л = 0,92(е-0,1);(4.13)

^ = 1пГ—1—1;(4.14)

—- среднее напряжение в шейке в момент разрушения образца; у — относительное сужение в шейке.

4.6. Природа водородной хрупкости

Таким образом, для определения параметра бн, характеризующего степень падения хрупкой прочности, необходимо по данным механических испытаний рассчитать значения о,с для интересующего интервала температур. После деления, при фиксированных значениях деформации е, значения а]с на а1С получается оценка Зн — падение хрупкой прочности металла под влиянием водорода.

Таким образом, для понимания природы влияния водорода па механические свойства железа важна стадия взаимодействия водорода с поверхностью железа. Метод масс-спектрометрии вторичных ионов позволяет на атомном уровне изучать процессы на этой стадии.

Предлагается множество критериев для количественной оценки степени ВХ. При этом большинство из них относится к разряду критериев сравнения и поэтому они не могут служить мерой влияния водорода на механические свойства сталей.

Таким образом, проанализирован новый физически обоснованный критерий, характеризующий степень падения хрупкой прочности металла под влиянием водорода. Предложена методика определения нового критерия по данным механических испытаний.

4.6. Природа водородной хрупкости

В соответствии с концепцией микроскола [59—621 критической стадией разрушения является переход к автокаталитическому росту внутризеренпых зародышевых микротрещин (субмикротрешин), возникающих в локальном поле дислокационных ансамблей при пластической деформации. К тому же макроразрушение вызывает не любая возникшая субмикротрещина, а лишь та, что в суммарном поле дислокационного скопления и внешних напряжений теряет устойчивость в момент ее образования.

Кроме внутризеренных трещин, нозможно также появление первых трещин внутри частиц второй фазы или хрупких включений, которые разрушаются раньше, чем образуются достаточно мощные дислокационные скопления в матрице.

Такие представления о возникновении и поведении трещин позволяют преодолеть основную сложность описания механизма разрушения, которая заключается в определении размера трешины, инициирующей разрушение, т. е. такой, которая может расти и в результате вызвать разрушение.

321