книги / Разрушение твердых тел

гается прежняя стадия. По нашему мнению, эти результаты мож­ но объяснить следующим образом. Во время предварительной деформации при —196° С трещины, возникшие при катодном наводороживании, становятся значительно шире, но не увеличи­ ваются в длину, так как давление водорода в них незначительно и он не может диффундировать из одной трещины в другую при низкой температуре. Трещины в предварительно деформирован­

В процессе старения атомы углерода диффундируют к дислока­ циям, находящимся в области, .прилегающей к вершине трещины, а водород в то же время диффундирует от одних трещин к дру­ гим. Напряжение, необходимое для возобновления развития ос­ тановившейся трещины, снижается по мере усиления блокиров­ ки дислокаций [34], в результате образец становится более хруп­ ким (вторая стадия). Третья стадия связана с дегазацией образцов, и в отсутствие водорода восстанавливается пластич­ ность предварительно деформированного и недеформированного материала. Недеформированные образцы не должны изменять пластичности при старении на первой и второй стадиях, так как форма трещин и конфигурация дислокаций по фронту трещин в недеформированных образцах не изменяются.

1. Дан обзор некоторых важнейших экспериментов по иссле­ дованию* водородной хрупкости сплавов железа. Показано, что водород, введенный в решетку в количестве, превышающем пре­ дел его растворимости, может создать высокие напряжения, приводящие к образованию трещин, но для того чтобы вызвать макроскопическую хрупкость поликристаллического материала, водород должен в нем сохраняться и иметь высокую подвиж­ ность. Обсуждены современные теории водородной хрупкости. Показано, что при скоплении в микротрещинах водород создает там давление Я, которое следует непосредственно суммировать с приложенным напряжением а, чтобы получить общее напряже­ ние, необходимое для удовлетворения критерия Гриффитса для продвижения трещин (Р + а).

2. Далее проведено обсуждение некоторых исследований эф­ фектов, вызываемых введением водорода при отсутствии внеш­ него напряжения. Показано, что водород приводит к образова­ нию трещин в сплавах железа, причем число и протяженность трещин возрастают с повышением содержания избыточного во­ дорода, присутствующего в сплаве.

3. На основе указанных и ряда иных факторов сделано за­ ключение о том, что избыточные атомы водорода выделяются в виде молекулярного газообразного водорода на поверхностях раздела между металлической матрицей и неметаллическими включениями. Напряжения, созданные давлением водорода, сни­ маются в результате образования пустот, которые в твердых ме­ таллах ведут себя как трещины скола.

4. Исследована кинетика продвижения трещин в монокри­ сталлах, связанная с расширением газообразного водорода. По­ казано, что во время движения трещины в нее может продиффундировать лишь ничтожно малое количество водорода, в резуль­ тате чего давление водорода в этой трещине падает. Когда дав­ ление становится настолько низким, что перестает выполняться критерий Гриффитса, трещина теряет способность к дальнейше­ му продвижению. Однако в случае действия достаточно большо­ го постоянного приложенного напряжения этот критерий может всегда выполняться (несмотря на падение внутреннего давления)

истановится возможным вполне хрупкое разрушение.

5.Рассмотрены важные практические проблемы водородной

хрупкости поликрис.таллических материалов. Показано, что раз­ рушение никогда не является вполне хрупким и что поведение наводороженных образцов в области хрупко-вязкого перехода аналогично поведению ненаводороженных образцов. Границы зерен представляют сильные барьеры для продвижения трещин, и если совместное воздействие приложенного напряжения и внутреннего давления водорода оказывается недостаточным для

продвижения трещины через границу зерен, она останавливает­ ся. Движение трещины не может возобновиться до тех пор, пока не произойдет достаточного повышения внутреннего давления или внешнего напряжения. Так как скорость повышения созда­ ваемого водородом внутреннего давления определяется скоро­ стью диффузии атомов водорода от трещины к трещине, в то время как общее напряжение, необходимое для разрушения, за­ висит от величины пластической деформации у вершины трещи­ ны, водородная хрупкость при низких температурах или больших скоростях деформации отсутствует и разрушение в этих случаях совершается преимущественно посредством сдвига.