ці, отн. ед.

Рис. 4.21. Температурные зависимости относительного сужения ВПНЛ стали: 1 — До нагрева; 2 — после нагрева (860 'С, 60 мин); 3 — после растворения водорода до 3,0 см' / 100 г в структуре, сформировавшейся при нагреве

тельность ферритных сталей к водородной хрупкости по сравнению с аустенитными сталями; 2) влияние микроструктуры и дефектной структуры стали на степень ВХ; 3) зависимость степени охрупчивания от концентрации водорода в металле; 4) сильное влияние сверхнизких концентраций растворенного водорода; 5) обратимость эффекта; 6) переход обратимой ВХ в необратимую; 7) зависимость степени ВХ от значения и вида напряжений; 8) влияние деформации металла на ВХ; 9) зависимость степени охрупчивания от скорости деформации; 10) аномальную температурную зависимость; 11) влияние концентрации углерода; 12) увеличение степени ВХ концентраторами напряжений.

Перечисленные выше закономерности объясняются так.

1. Повышенная чувствительность ферритных сталей к ВХ обусловлена более высоким (на несколько порядков) коэффициентом диффузии водорода в ОЦК-решетке по сравнению с ГЦК-структурой аустенитных сталей. Поэтому при дегрормиро-вании ферритных сталей облегчена транспортировка водорода подвижными дислокациями. Кроме того, при разрушении ОЦК-решетки в вершине трешины отрыв реализуется раньше сдвига, что приводит к последовательному разрыву межатомных связей по механизму скола. Водород, локализуя отрицательный заряд на поверхности и в вершине трешины, облегчает отрыв по плоскости спайности и тем самым усиливает «хрупкое» поведение ОЦК-решетки. В ГЦК-решетке сдвиг предшествует сколу и поэтому охрупчивающее влияние водорода затруднено.

2.Зависимость чувствительности к ВХ от дефектной структуры стали также обусловлена высокой диффузионной подвижностью водорода: растворяясь в объеме, он легко заполняет дефекты (ловушки водорода) и удерживается в них в соответствии с энергией связи в ловушках и их емкостью. Зависимость степени ВХ от микроструктуры стали определяется условиями эволюции дислокационной структуры: видом дислокаций, их исходной плотностью и условиями размножения, движения, торможения и гибели. Очевидно, что при пластической деформации все составляющие микроструктуры стали, включая дефекты, будут участвовать в этом процессе.

3.С повышением средней концентрации (общего содержания) водорода степень заполнения ловушек (в том числе дислокаций) увеличивается, возрастает эффективность его переноса подвижными дислокациями к месту их торможения и зарождения микротрещины. Поэтому с повышением концентрации водорода степень охрупчивания увеличивается, достигая предельного развития при некотором уровне концентрации.

4.Запас энергии, сосредоточенный в результате пластической деформации в дислокационном скоплении, и водород, перенесенный дислокациями, облегчают переход зародышевой микротрешины к автокаталитическому распространению в поле действующих напряжений. Для заполнения адсорбционного монослоя на поверхностях зародышевой микротрешины необходимо небольшое количество атомов водорода, сравнимое с числом поверхностных атомов железа.

5.Обратимый характер ВХ обусловлен тем, что дислокации являются обратимыми ловушками водорода: из-за сравнительно низкой энергии связи водород может легко удаляться из них, не вызывая никаких структурных изменений. В результате металл возвращается в исходное (до растворения водорода) состояние: эффект ВХ исчезает.

6.Переход обратимой ВХ в необратимую происходит в результате повышения концентрации растворенного водорода выше некоторого предельного (критического) уровня или при длительном взаимодействии водорода с металлом. Водородные поры, расслоения, ослабленные гидридами границы зерен и другие индуцированные водородом дефекты существенно ухудшают механические характеристики металла. При этом восстановить исходное состояние простым обезводороживанием уже невозможно и влияние водорода оказывается необратимым.