Вплив водню на міцність, водневе окрихчування

Основні висновки по впливу водню на об'ємну міцність сталі зробив П. Коттеріл. Вони зводяться до наступного.

1 – Водень не робить істотного впливу на пружні характеристики заліза і стали;

2 – При змісті водню до 0,1 см³/100 г твердість сталі не міняється, хоча межа міцності зменшується;

3 – Руйнуюча напруга знижується пропорційно зростанню концентрації водню;

4 – Характеристики пластичності (подовження, звуження) знижуються пропорційно підвищенню концентрації водню аж до 5 см³/100 г; при подальшому збільшенні змісту водню пластичність залишається на низькому рівні;

5 – Окрихчування стали під впливом водню виявляється в інтервалі температур -100 ... + 100 ⁰С; найбільший ступінь окрихчування спостерігається при нормальній і декілька нижчій температурі;

6 – Інтенсивність окрихчування сталі залежить від виду обробки; особливо схильна до водневої крихкості сталь в загартованому стані; вірогідність прояву водневої крихкості підвищується також в результаті наклепу;

7 – Для здійснення явища окрихчування необхідна наявність розтягуючих напруг;

8 – Якщо водень розподіляється за зразком нерівномірно, то області багаті воднем, володітимуть найменшою пластичністю і саме з них почнеться передчасне руйнування.

Єдиної точки зору на механізм водневого окрихчування немає. Це пояснюється складністю процесу. Розрізняють декілька видів водневого окрихчування.

– Окрихчування першого роду, обумовлене джерелами, які є в початковому складі металу.

– Окрихчування другого роду, обумовлене джерелами, які розвиваються в металі з підвищеним вмістом водню в процесі пластичної деформації.

Теорії водневого окрихчування розділяються на чотири групи:

1. Теорія тиску молекулярного водню, згідно якої окрихчування є результат тиску молекулярного водню в мікро- і макропорожнечах, а також в тріщинах усередині металу. Тиск виникає в результаті молізації атомарного водню.

2. Адсорбційні гіпотези, що пояснюють зниження руйнуючої напруги унаслідок зменшення поверхневої енергії усередині тріщин при адсорбції водню (водень діє як поверхнево активна речовина).

3. Теорія взаємодії водню з кристалічною решіткою металу; водень є різновидом дефекту, що знижує міцність когезійного металевого зв'язку.

4. Теорії, засновані на взаємодії водню з дислокаціями; водень проводить блокуючу дію на дислокації.