Влияние водорода на прочность, водородное охрупчивание

Основные выводы по влиянию водорода на объемную прочность стали сделал П. Коттерил. Они сводятся к следующему.

1 – Водород не оказывает существенного влияния на упругие характеристики железа и стали

2 – При содержании водорода до 0, 1 см³/100 г твердость стали не меняется, хотя предел прочности уменьшается;

3 – Разрушающее напряжение снижается пропорционально росту концентрации водорода;

4 – Характеристики пластичности (удлинение, сужение) снижаются пропорционально повышению концентрации водорода вплоть до 5 см³/100г; при дальнейшем увеличении содержания водорода пластичность остается на низком уровне;

5 – Охрупчивание стали под влиянием водорода проявляется в интервале температур –100 … + 100 ⁰С; наибольшая степень охрупчивания наблюдается при нормальной и несколько более низкой температуре;

6 – Интенсивность охрупчивания стали зависит от вида обработки; особенно склонна к водородной хрупкости сталь в закаленном состоянии; вероятность проявления водородной хрупкости повышается также в результате наклёпа;

7 – Для осуществления явления охрупчивания необходимо наличие растягивающих напряжений;

8 – Если водород распределяется по образцу неравномерно, то области богатые водородом, будут обладать наименьшей пластичностью и с них начнется преждевременное разрушение.

Единой точки зрения на механизм водородного охрупчивания нет. Это объясняется сложностью процесса. Различают несколько видов водородного охрупчивания.

– Охрупчивание первого рода, обусловленное источниками, которые имеются в исходном составе металла;

– Охрупчивание второго рода, обусловленное источниками, которые развиваются в металле с повышенным содержанием водорода в процессе пластической деформации.

Теории водородного охрупчивания разделяются на четыре группы:

1. Теория давления молекулярного водорода, согласно которой охрупчивание есть результат давления молекулярного водорода в микро- и макропустотах, а также в трещинах внутри металла. Давление возникает в результате молизации атомарного водорода.

2. Адсорбционные гипотезы, объясняющие снижение разрушающего напряжения вследствие уменьшения поверхностной энергии внутри трещин при адсорбции водорода (водород действует как поверхностно активное вещество).

3. Теория взаимодействия водорода с кристаллической решеткой металла; водород является разновидностью дефекта, понижающего прочность когезионной металлической связи.

4. Теории, основанные на взаимодействии водорода с дислокациями; водород производит блокирующие действие на дислокации.