Рис. 415. Схема зарождения микротрешины по Зинеру—Стро

Хорошо развитая дислокационная теория предлагает множество моделей дислокационных перестроек, которые могут привести к образованию предельно острой зародышевой трещины (субмикротрешины) атомных размеров. Поскольку основные этапы эволюции субмикротрешины инвариантны по отношению к различным видам дислокационных перестроек [59], можно представить возникновение субмикротрешины по классической модели Зинера—Стро (рис. 4.15).

Согласно этой модели субмикротрешина образуется в вершине скопления дислокаций, остановленного границей зерна или другим препятствием. Дальнейшее поведение субмикротрешины в поле внешних напряжений определяется энергией системы дислокационный кластер—субмикротрешина: она может захлопнуться, остаться в состоянии упругого равновесия или неограниченно расти. Водород, освобождаемый из дислокаций в момент зарождения трещины и попадающий в ее объем, будет прежде всего хемосорбироваться на образовавшихся ювенильных поверхностях в отрицательно заряженном состоянии (рис. 4.16).

Локализация отрицательного заряда на адсорбированных атомах водорода приведет к снижению плотности свободных электронов вблизи поверхности. Это вызовет, в свою очередь, измене-

Рис. 4.16. Схема влияния водорода на субмикротрещину

ние соотношения составляющих энергии системы дислокационный кластер—субмикротрешина и облегчит преодоление трещиной потенциального барьера, препятствующего ее распространению. Особенно сильное влияние водород может оказывать на стадии роста субмикротрешины в поле напряжения, создаваемого дислокационным скоплением. В этом случае даже небольшое число атомов водорода, необходимое для заполнения моноатомного слоя на поверхности образующейся трещины, может приводить к потере ею упругого равновесия в результате уменьшения поверхностной энергии. Поэтому переход субмикротрешины в нестабильное состояние автокаталитического распространения окажется возможным при меньшем уровне нормального внешнего напряжения, чем в отсутствие водорода, а на макроуровне уменьшение разрушающего напряжения проявится как охрупчивающее влияние водорода. Если количество освобождаемого из дислокаций водорода окажется достаточным не только для заполнения хемосорбционного слоя, но и для создания давления в объеме субмикротрешины, то появится дополнительное напряжение, снижающее сопротивление разрушению.

Таким образом, водород действует в критический момент разрушения, когда в вершине зародышевой микротрешины преодолевается предельная прочность решетки. В результате этого снижается уровень нормального напряжения, необходимого для перехода микротрещины к автокаталитическому распространению в