пень охрупчивания уменьшается и при скорости 20 м/мин во всем температурном интервале 6Н = 1, т. е. эффект охрупчивания исчезает.

К числу аномальных может быть отнесена также зависимость степени охрупчивания от концентрации растворенного водорода. Эта зависимость оказывается нелинейной, а максимальные изменения влияния водорода наблюдаются при минимальных значениях [Н].

Эксперименты показали, что изменения структурного состояния металла влияют на 6Н по-разному в зависимости от марки стали. Например, после термообработки (нормализации) стали Ст. 3 степень ее водородной хрупкости практически не изменялась. В то же время после аналогичной термообработки ВПНЛ стали растворение в ней водорода вызывало катастрофическое охрупчивание.

Помимо температуры, скорости деформации, концентрации водорода и структурного состояния, анализировалась роль внешнего напряжения как одного из основных факторов ВХ. Эксперименты показали, что наводороженные образцы не разрушаются при внешних напряжениях, меньших значения предела текучести металла без водорода.

Таким образом, использованный способ моделирования позволил определить действие основных факторов водородной хрупкости, независимо друг от друга: структуры металла, значения напряжения, концентрации водорода, температуры, скорости деформации.

Итак, основным звеном механизма ВХ является поведение в присутствии водорода зародышевой микротрешины, возникающей в процессе деформации.

Локализация отрицательного заряда на адсорбированных атомах водорода приводит к снижению уровня нормального напряжения, необходимого для перехода микротрещины к автокаталитическому распространению в поле напряжений, что на макроуровне воспринимается как эффект охрупчивания.

Водородная хрупкость конструкционных сталей — явление многомасштабное и одновременно реализуется на разных уровнях: атомном, дислокационном, микроструктурном, макроскопическом.

Дефектная структура конструкционных сталей играет решающую роль во всех случаях и на всех этапах водородного охрупчивания, создает разнообразные возможности зарождения микротрещин и обусловливает влияние водорода на их развитие.

В реальной структуре сталей наиболее важными факторами ВХ являются эволюция дислокационной структуры при пластической деформации, а также свойства границ зерен, частиц второй фазы, неметаллических включений. Особая роль дислокаций в механизме ВХ обусловлена тем, что их перемещение — основной механизм пластической деформации и одновременно — наиболее эффективный способ транспортирования водорода в объеме металла.

Неметаллические включения, в зависимости от их связи с матрицей, могут действовать с самого начала деформирования как трешины, а хрупкие включения могут сами инициировать зарождение острых трешин. Но дня этого необходимо образование дислокационных скоплений или реализация механизма Оро-вана. Важно учитывать действие неметаллических включений как водородных ловушек.

4.7. Исследование поведения водорода в сварных соединениях вычислительными методами

Массоперенос водорода в сварных швах. В настоящее время экспериментальное определение поля концентрации водорода связано с большими сложностями и может дать только качественный результат. Поэтому многие публикации посвящены изучению распределения водорода в сварных соединениях вычислительными методами [83—87]. Эти работы отличаются физической и математической формулировкой задачи, детальностью описания и методами численного решения. Одни из них основаны на использовании второго закона Фика, в котором движущей силой диффузии принимается градиент концентрации, а в других рассматривается градиент химического потенциала. Однако в любом случае коэффициент диффузии является основным параметром, определяющим массоперенос водорода. Таким образом, чтобы применить расчетные методы к реальному сварному соединению, необходимо иметь информацию о температурной и концентрационной зависимости коэффициента диффузии в металле шва, ЗТВ и в основном металле.

Диффузия водорода существенно зависит от состава стали, структуры металла и пластической деформации. Водород может растворяться в решетке металла или захватываться в таких структурных несовершенствах, как точечные дефекты, дислокации, гра-