Реферати українською » Промышленность, производство » Дослідження впливим водних на мікроструктуру сплавів на Основі заліза


Реферат Дослідження впливим водних на мікроструктуру сплавів на Основі заліза

>МІНІСТЕРСТВООСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

>Національнийуніверситет «Львівскаполітехніка»

Кафедра «>Технологіїмашинобудування»

 

>Реферат

>Дисципліна:фізикаметалів

“>Дослідженнявпливуводню намікроструктурусплавів наосновізаліза”


>Зміст

 

>Вступ

1Опис методик.Підготовка доексперименту

2Впливводню наелектронну структуру тапружнівластивостізаліза

3Дослідженнявпливулегуючихелементів наміграціюатомівводню

4Дослідженнявпливуе-фази намеханічнівластивостінаводненихаустенітних сталей

>Висновки

>Література


>Вступ

 

>Водневеокрихченняконструкційнихматеріалівєактуальною, йдосі невирішеноюпроблемою, щогальмуєтехнічнийпрогрес вгалузях,пов'язаних ізексплуатацією машин ймеханізмів уагресивнихсередовищах, котрізазвичайєнаводнюючими.Загострюютьцю проблему востанні роктанаближенняенергетичноїкризи йпошукальтернативнихджереленергії,серед яківоденьмає бутиважливим,наприклад вавтомобільнійпромисловості.

>Матеріали ізгцккристалічноюграткою,зокремааустенітністалі,єнайбільшводневостійкими, щозазвичайпояснюютьменшоюводневоюпроникністю упорівнянні ізоцкматеріалами.Проте, придостатньовисокомупарціальномутискуводнюаустенітністалітакожзначнопогіршують своїмеханічнівластивості.

якнеодноразовозазначалось,водневеокрихченнянесуттєвозалежить відміцностіматеріалів.Наприклад,чистезалізоокричується поддієюводню так саме яквисокоміцністалі. Томуаналізфізичноїприродиводневоїкрихкості неможебазуватисьлише надослідженнімеханічнихвластивостей.Більшперспективнимєкомплекснедослідження, яку б включалоспробузрозумітивпливводню наміжатомнувзаємодію,розподілводневихатомів в твердомурозчині,міграціюатомівводню вкристалічнійгратці,спричиненіводнемфазовіперетворення та їхні роль уводневійкрихкості,особливостіпластичноїдеформаціїнаводненихматеріалів йлише назаключномуетапівпливпереліченихфакторів намеханічнівластивості.

>Аустенітністалі,відомічудовимпоєднанняммеханічних йелектрохімічнихвластивостей,єнайбільшслушнимоб'єктом для такихдосліджень, щоповиннізакластифізичніоснови для розробкиконструкційногоматеріалу ізпідвищенимопоромводневійкрихкості.


1Опис методик.Підготовка доексперименту

>Розглядаютьсяосновнігіпотезищодомеханізмуводневогоокрихчення в сталях: 1)декогезійниймеханізм (>наприклад [1, 2]); 2)гіпотеза,пов’язана зфазовимиперетвореннями, щоспричиненіводнем [3, 4]; 3)гіпотезапідсиленоїводнемлокалізованоїпластичності, котра буврозробленаБірнбаумом таСофронісом [5, 6].Аналізуютьсяпозитивні танегативнімоментикожної згіпотез.

В частностинаголошено, щонайбільш популярнагіпотезапосиленоїводнемлокалізованоїпластичностібазується нарозрахунках у межахтеоріїпружності Яка неможе бутизастосована дляаналізуявищпоблизу ядрадислокацій. Іншимістотнимнедоліком „>пружногонаближення” вгіпотезіпосиленоїводнемлокалізованоїпластичностіє ті, що атомводню неідентифіковано якелемент втеоретичнихрозрахунках, так щоотриманірезультатиповинні бутиприйнятними длябудь-якогоелементавтілення,наприкладвуглецю чи азоту.Проте,якщоявищепосиленої азотомлокалізованоїпластичностіаустенітних сталейспостерігається придодержаннівідповідних умівдеформації,нічогоподібного надтвердихрозчинахвуглецю взалізі.Описані методики, задопомогою які булипроведенідослідження, таматеріали, щодосліджувалися. Уроботідосліджувалась низькатвердихрозчинів наосновізаліза ізгцкграткою набазі Fe60>Cr15>Ni25, вякостілегуючихелементів було бдодано хром,нікель,мідь,алюміній,кремній тамарганець.Такожвикористовувалисямонокристалисталі Fe64>Cr18>Ni8>Mn10 та Fe71.8>Cr18>Ni10N0.2.Зразки малі формудроту,фольг та пластин.

>Насиченнязразківводнемвідбувалосяелектролітичним методом. Уякості анодувикористовуваласяплатинова фольга, у тому годину якзразок був катодом. Уякостіелектролітувикористовувавсяоднонормальнийрозчин H2>SO4 іздодаванням 0.01 г/лNaAsO2.Поверхневагустинаструмунаводнюванняваріювалася від 5 до 50мA/cм2 ізметоюотриманнярізнихконцентраційводню.

>Abinitioрозрахункищодовпливуводню наелектронну структуру,просторовийрозподілелектронноїгустини та модулюзсувувиконано задопомогоюпрограмного пакетуWien2k, щобазується натеоріїфункціоналугустиниКона-Хохенберга-Шема [7,8].Длядослідження фазового складузразків було бвикористанорентгенівськийдифрактометрHuber ізоднокружнимQ-2Qгоніометром та Fe Kaвипромінюванням.

>Вимірюваннямеханічнихвластивостейпроводилося нарозривніймашиніН5-К-Т,фірмиHounsfield.

>Вимірюваннявнутрішньоготертяматеріалів проводилося наустановці, що бувсконструйована вІнститутіметалофізикиім.Г.В. Курдюмова.Діапазон частот, на якізнімалисьтемпературнізалежності, перебував умежах 0.8 – 3.5 гц.Температуривимірюваннязмінювалися від 77 до 450 K.

 

2Впливводню наелектронну структуру тапружнівластивостізаліза

 

>Булодослідженорозміщенняатомівводню вгцкгратцізаліза,густинуелектроннихстанів,просторовийрозподілвалентнихелектронів, атакожвпливводню напружнімодулі вg-Fe-H твердомурозчині.Вважається, що усідослідженісистеми,маютьгцкграткузаліза.Втіленіатомиводню, врізнихконцентраціях,розміщувалися втетраедричних (>FeH,FeH2) чиоктаедричних (>FeH, Fe4H) позиції вгцккристалах. Упершучергу, задопомогоюмоделюваннядисторсіїгратки, було бзнайденорівноважніпараметриграток в системахFe-H.Післяітераційногопроцесусамоузгодженихрозрахунків було ботриманокривізалежностіструктурноїенергії Eстор(V) відоб’ємупримітивноїкомірки як для чистогозаліза, то й дляFe-H систем.

>Кривідозволяютьвизначитирівноважнезначення параметругратки,якийвідповідаємінімальномузначеннюповноїструктурноїенергіїпримітивноїкомірки.Величинирівноважнихпараметрівграток таповноїструктурноїенергії напримітивнукоміркупредставлені вТаблиці 1.Згідно ізцими результатами, шляхомпорівняннякривих Eстор(V) дляFe-H систем ізоднаковоюконцентрацієюводню, можназробитивисновок, щоатомиводнюсхильнізайматиоктаедричніпозиціївтілення, борозміщенняатомівводню вцих позиціївідповідаєменшомузначеннюповноїенергіїелектронів впорівнянні ізцимзначенням длятетраедричнихпозицій.

>Повнагустинаелектроннихстанів для системFe-Hрозраховувалася звикористанням методумодифікованоготетраедра . Заналізурезультатіввипливає, щорозчиненняводнюпризводить до збільшеннягустинистанів нарівніФермі, що, на свійчергу,свідчить про збільшенняконцентраціїелектронівпровідності.Цірезультатиузгоджуються ізекспериментальнимиданими [9].

>Розчиненняводню вгцкзалізіпризводить допояви максимумугустиниелектроннихстанівбіля днаd-смуги, у тому годину якіснуючімаксимуми вd-смузігцкзалізазміщуються в напрямірівняФермі.Можливоцейзсувелектроннихстанів йдаєвнесок вспричиненеводнемпідвищеннягустиниелектроннихстанів нарівніФермі.

>Таблиця 1

>Розрахованізначення

>Конфігураціясистеми >Параметргратки, Є ГС нарівніФермі,стани/(RyЧкомірку)

>Повнаструктурнаенергія Eстор,Ry/комірку

Модульзсуву, З44, >ГПa

>гцк Fe 3.4577 6.90 -1.84 279
>FeH (>октаедричніпозиції) 3.6732 8.2 -2.734 186

Fe4H (>октаедричніпозиції)

3.5253 7.06 -2.1133 229
>FeH (>тетраедричніпозиції) 3.7967 10.59 -2.6407 189

>FeH2 (>тетраедричніпозиції)

4.1455 21.51 -3.4296 104

>Розрахункипросторовогорозподілуелектронноїгустинисвідчать про ті, щочасткаелектронівпровідностізростає впорівнянні із чистимозалізом. Це неможе бутипоясненевнескомлишеелектронівводню, й, очевидно,відбуваєтьсязавдякивищезазначеномузсуву,якийобумовленийводнем,електроннихстанів в напрямірівняФермі, що врезультатіпроявляється взростанні ГС нарівніФермі. Цетакожозначає, щоводеньпідвищуєконцентраціюелектронівпровідностізавдяки їхні переходу із болееглибокихрівнів. Зцихрозрахунківвипливає, щоатомиводнюпритягують до собічастинуелектронноїгустини ізатомівзаліза й томупереміщуються покристалічнійгратці воточенніхмарвалентнихелектронів (>електронівпровідності).

>Отриманірезультатисвідчать про ті, щоводеньобумовлюєпослаблення Fe – Feзв’язків. Аліце неєпідтвердженнямдекогезійноїгіпотези, боспричиненеводнемпосиленняметалічноїскладовоїзв’язку, через збільшенняконцентраціїелектронівпровідності, неможе бути причиноюкрихкогоруйнування.

Модульзсуву з44розраховувався шляхоммоделюваннятрьохвидівдеформацій:об’ємнерозтягнення –стискання,тетрагональні таромбоедричнідисторсії. Результатрозрахунків представлено вТаблиці 1. Очевидно, щоводеньзменшуєзначення з44. >Обумовленеводнемзменшення модулюзсуву виннезменшуватитаківеличини якнапруга стартудислокаційнихджерел, щополегшуєрозмноженнядислокацій поддієюприкладеногонавантаження,лінійнийнатягдислокацій, щопідвищує їхнірухливість, атакожвідстаньміждислокаціями вскупченнях, щопризводить до збільшення числадислокацій в плескатомускупченні й,відповідно,навантаження напровіднудислокацію.


3Дослідженнявпливулегуючихелементів наміграціюатомівводню

>досліджуєтьсявпливлегуючихелементів наміграціюатомівводню, атакожмеханізмснукоподібноїрелаксації, щовикликанаводнем, в сплавах наосновізаліза ізгцкграткою.Висновокстосовнорозподілуатомівводню внаводненихаустенітних сталях увигляді паріатомів, було бзроблено вбагатьох роботів,проведенихАсано та йогогрупою [10].Зелінський [11]припускав, щоатомизаміщеннябіляатомівводню,замістьводневої парі,можутьвідповідати занекубічнудисторсію, котранеобхідна дляснукоподібноїрелаксації. Це запитаннявивчалося вроботі упорівнянні зрелаксацієюСнука, щоспричинена атомамивуглецю та азоту, якієіншимиважливимиелементамивтілення ваустенітних сталях йрозподіл яких взалізі ізгцкграткоюдостатньо добродосліджено.Відомо, щовисновокстосовномеханізмуснукоподібноїрелаксаціїробиться наосновіаналізузалежностіамплітудирелаксації відконцентраціїелементіввтілення.

На нашпогляд,розбіжностіпов’язані із тім, що усідослідженняпроводилися наполікристалічнихзразках й таким чиномігноруваласясхильністьрізнихелементіввтілення дозернограничноїсегрегації.Відомо, щоводень тавуглецьмаютьпідвищенусхильність дозернограничноїсегрегації, у тому годину коли азоттакоїсхильності невиявляє.Вимірюваннямвнутрішньоготертя тарентгенівськоїдифракції вроботі показано, щоконцентраційна залежність вмонокристалах ізводнем таполікристалах із азотоммаєлінійний характер, аполікристалах ізвуглецем –квадратичний. З цоговипливає, щозернограничнасегрегаціявуглецю таводнює причиною того, щочастинацихатоміввидаляється з твердогорозчину й тому смердоті нероблятьвнесок вснукоподібнурелаксацію,внаслідок чоговисотарелаксаційногопікузменшується прималихконцентраціяхелементіввтілення, щопроявляється впсевдо-квадратичнійконцентраційнійзалежностіамплітудирелаксації.Отриманірезультати однозначносвідчать про ті, щоснукоподібнарелаксація внаводненихаустенітних сталяхобумовленаодиночними атомамиводню, не парами, щовідрізняється відприйнятої точкизорущодорозподілуводню якН-Н пар вгцк сплавах наосновізаліза.

>Також було бдослідженовпливлегуючихелементів наентальпіюактиваціїміграціїатомівводню вгцк сплавах наосновізаліза. Длядосягненняцієї мети було бвикористано методвнутрішньоготертя йдосліджувавсячастотнийзсувснукоподібнихрелаксаційнихпіків.Прикладотриманихспектрів представлене

Заналізуспектріввипливає, щоснукоподібнарелаксаціяхарактеризуєтьсядвомапіками H1 та H2, котрімаютьоднаковезначенняентальпіїактивації але йвідрізняютьсязначеннямипре-експоненційного чиннику, щопояснюєтьсяявищем «>замороженого»розщепленнярелаксаціїорторомбічного дефекту.Отриманізначенняентальпіїактиваціїміграціїатомівводню, взалежності відлегування,наведені вТаблиці 2.

>Таблиця 2

>Ентальпіяактиваціїміграціїводню тазначенняпре-експоненційного чиннику

Сплав

H1,еВ

H2,еВ

>t0(H1), з

>t0(H1), з

>Fe-Cr15Ni25 0.544±0.002 0.543±0.003

8.23·10-12

2.49·10-13

>Fe-Cr15Ni40 0.496±0.002 0.495±0.002

1.43·10-11

8.42·10-13

>Fe-Cr25Ni25 0.589±0.001 0.590±0.001

4.67·10-13

6.58·10-14

>Fe-Cr15Ni25Cu2 0.517±0.002 0.516±0.001

7.53·10-12

8.77·10-13

>Fe-Cr15Ni25Al2 0.555±0.002 0.557±0.002

7.62·10-13

4.68·10-14

>Fe-Cr15Ni25Si2 0.563±0.001 0.562±0.001

7.04·10-13

5.02·10-14

>Fe-Cr15Ni25Mn15 0.567±0.002 0.567±0.002

9.69·10-13

4.24·10-14

 

Зцихрезультатіввипливає, щолегуючіелементисуттєвовпливають наміграціюатомівводню.Ni таCuзменшуютьентальпіюміграції, у тому годину якCr,Al, Si таMnзбільшуютьїї. Отже, можназробитивисновок, щотакіелементи якнікель тамідьпідвищуютьрухливістьатомівводню, у тому годину колиіншілегуючіелементизменшуютьїї.

4Дослідженнявпливуе-фази намеханічнівластивостінаводненихаустенітних сталей

Устабільнихаустенітних сталях, що несхильні дофазовихперетворень прибудь-якихзначенняхдеформації чиохолодженні донизьких температур,воденьпризводить догцк®гщуперетворення.Сформованаe-фазазазвичайрозглядається як причинаводневоїкрихкості встабільнихаустенітних сталях. Через ті, щодефектипакування вгцкгратцімаютьгщу структуру, природношукати причинуобумовленоїводнемнестабільностіаустеніту в йоговпливі наенергію дефектупакування (>ЕДП).

>Дослідження методомрентгенівськоїдифракції було бвикористано у тому,щобвизначитифазовий склад та ставленняe/g внаводнених сталях.Результатиобробкиекспериментальнихданих представлено вТаблиці 3.

Наосновіотриманихекспериментальнихданих можназробитивисновок, щорозчиненняводнюпризводить доформуванняe-мартенситу та додилатаціїкристалічноїграткиg-фази.Збільшенняконцентрації хрому всталі Fe60>Cr15>Ni25 таїїлегування марганцем такремнієм,збільшує часткуспричиненоїводнемe-фази, у тому годину яклегуванняміддюзменшуєїї.Збільшенняконцентраціїнікелю до 40% чилегуванняалюмінієм, лагодитиопірg®e переходу.

>Таблиця 3

>Впливлегуючихелементів навідноснукількість e->фази

Сплав >Відношення
>Fe-Cr15Ni25 0,1651
>Fe-Cr15Ni40 0
>Fe-Cr25Ni25 0,3423
>Fe-Cr15Ni25Al2 0
>Fe-Cr15Ni25Cu2 0,1390
>Fe-Cr15Ni25Si2 0,2093
>Fe-Cr15Ni25Mn15 0,2390

>Слідпорівнятивпливлегуючихелементів наформуванняe-мартенситу, щовикликаневоднем, із їхньоговпливом наенергію дефектупакування та наелектронну структурусплавів наосновізаліза.Відомо, що хром,марганець такремнійзнижуютьзначенняенергії дефектупакування, щопроявляється врозщепленнідислокацій ваустенітнійсталі.Нікель,мідь таалюмінійдіють впротилежному напрямі шляхом збільшенняЕДП тазниженняймовірностіутвореннядефектівпакування ваустеніті. Таким чином,подібно доти якводеньзначнознижуєенергію дефектупакування,дестабілізуючиg-фазу та,відповідно,підвищуючитермодинамічнустабільністьe-фази,впливлегуючихелементівпроявляється узбільшенні чизменшеннівпливуводню надестабілізаціюаустеніту, увідповідності ззміноюЕДП, щовикликаналегуванням. Колистосуєтьсявпливуводню талегуючихелементів наg®eперетворення втермінахкореляціїміженергією дефектупакування тагустиноюелектроннихстанів нарівніФермі, тоотриманірезультатидозволяютьстверджувати, щоіснуєоберненийзв’язокміжцими величинами прирозчиненніводню йлегуваннікремнієм, у тому годину як прилегуванніаустенітних сталей хромом, марганцем,міддю,алюмінієм танікелеммаємісце прямакореляція.

>Розщепленнядислокаційзалежно відвеличиниЕДПвідіграєвизначальну роль упластичнійдеформаціїматеріалів,характерідислокаційноїструктури, щоформується, ймеханічнихвластивостяхдеформованогоматеріалу. Ос-кількиводеньзначнозменшуєЕДП, було бпроаналізовановпливводню наорієнтаційну залежністьпластичноїтечії ваустенітнійсталі.Невід’ємноюособливістюдислокаційноїструктуридеформованихгцккристалів,є їхніорієнтаційна залежність, котравиникає черезвпливприкладенихнавантажень надислокаційнерозщеплення. Ос-кількивекториБюргерапровідної йзамикаючоїчастковихдислокацій (>a/6)<112>по-різномуорієнтованівідноснодіючоїнапруги вплощиніковзання,виникаєдодатковерозщеплення чизвуженняповноїдислокації (>a/2)<110>залежно відорієнтаціїгцккристалувідносноприкладеноїнапруги. якнаслідок, придеформаціїрозтягоморієнтаціїкристалів <111> та <110>відповідаютьдодатковомурозщепленнюдислокацій, аорієнтація <100> -звуженню. Череззменшеннянапруги,необхідної дляковзаннярозщепленихдислокацій, Першідвіназиваються „>м'якими”орієнтаціями, аостання – „>жорсткою”орієнтацією.

Очевидно, що вненаводненихкристалахотриманікривінапруга-деформаціяузгоджуються ізочікуваними, у тому годину якводеньразючезмінюєорієнтаційну залежністьмеханічноїповедінкимонокристалів.

>Отриманірезультатиможуть бутипоясненими,якщоприйняти доуваги, щорозчиненняводнюпризводить дозниженнятермодинамічноїстабільностігцкграткизаліза, щообумовлюєg®eфазовеперетворення.Додатковерозщепленнядислокацій, под годинурозтягукристалувздовж «>м’якої» <110> та <111>орієнтаційсприяєформуваннюe-фази, у тому годину якзвуженнядислокацій вкристалах із «>жорсткою» <100>орієнтацією виннеперешкоджатиспричиненомуводнемg®eперетворенню.Використовуючирентгенівськудифракцію, показано, що зміну вхарактеріорієнтаційноїповедінкивідбувається черезспричиненеводнемформуванняe-мартенситу придеформаціїрозтягомвздовжнапрямків <111> та <110>, щосупроводжуєтьсязміцненнямсталі вцихнапрямках, у тому годину як придеформаціївздовж напрямі <100>e-мартенсит невиявлено.

>Також, длядослідженнявпливулегуючихелементів намеханічнівластивостінаводнених сталей тавиясненняроліe-фази вводневійкрихкості було б проведеномеханічнівипробування сталей. Результатдослідження.Розрахованірезультатинаведені вТаблицях 4, 5.

>Таблиця 4

>Механічнівластивостіненаводненихзразків

Сплав

0.2 ± 5,МПa

B ± 5,MПa

%
>Fe-Cr15Ni25 125 378 29
>Fe-Cr15Ni40 147 442 45,2
>Fe-Cr25Ni25 205 481 27,3
>Fe-Cr15Ni25Cu2 131 374 32,1
>Fe-Cr15Ni25Al2 203 468 33,6
>Fe-Cr15Ni25Si2 136 351 28
>Fe-Cr15Ni25Mn15 153 386 27,3

Очевидно, щонаводненняпризводить дозростанняграниціплинності та дозначногозниженняпластичності, щоузгоджується ізіснуючимиекспериментальнимиданими.Легуючіелементипо-різномувпливають напластичністьнаводнених таненаводнених сталей. Уненаводненійсталінікельпідвищуєпластичність.Наводненняпризводить допротилежногоефекту йпідвищуєкрихкість призбільшенніконцентраціїнікелю.e-Фаза неутворюється всталі ізвисокимвмістомнікелю йцей фактпідтверджує ті, щоe-фаза неє причиноюводневогоокрихчення.Такіелементи яккремній тамарганецьпідвищуютьопір доводневоїкрихкості, Незважаючи наутворенняe-фази.

>Таблиця 5

>Механічнівластивостінаводненихзразків

Сплав

0.2 ± 5,MПa

B ± 5,MПa

, % ВО, %
>Fe-Cr15Ni25 211 228 1,6 94,5
>Fe-Cr15Ni40 192 195 0,34 99,2
>Fe-Cr25Ni25 276 379 10,1 63,0
>Fe-Cr15Ni25Cu2 199 212 1 96,9
>Fe-Cr15Ni25Al2 297 350 1,67 95,0
>Fe-Cr15Ni25Si2 260 291 4,4 84,3
>Fe-Cr15Ni25Mn15 274 316 5,5 79,9

>Отриманірезультатисвідчать про ті, щоe-фаза,спричиненарозчиненнямводню всталі, неможе бути причиноюводневоїкрихкості.

>Затуханнязалежить відамплітудидеформації последосягнення неюдеякого критичногозначення.Наводненняпризводить дозменшеннявеличининапруження, атакож дозростаннянахилуамплітуднозалежноїчастиникривої.Післядегазаціїводню, кривастає такою ж як донаводнення, завиключеннямневеликого збільшеннявеличини фонувнутрішньоготертя вусьомудіапазонідеформації. Однакнахилкривої последегазаціїзалишається таким самим як й увипадкуненаводненогозразка, що говорити про ті, що збільшеннянахилувідбувається не черездефекти, котріспричиненіводнем.Поясненняспричиненоговоднемзниженнянапруження, приякомувнутрішнєтертястаєзалежним відамплітудинавантаження,ґрунтується навпливіводню наелектроннівластивості.Вище було б показано, щоводеньпідвищуєгустинуелектроннихстанів нарівніФермі, інші ж, щоатомиводню воктаедричних позиціїоточеніхмароювалентнихелектронів (>електронівпровідності), щопроявляється вранньомустартідислокаційнихджерел таполегшенніковзаннядислокацій. Томукритичнезначеннямікроскопічногонапруження виннезменшуватися, анахиламплітуднозалежноговнутрішньоготертя винензбільшуватися.

Уроботі було бпроаналізовановпливлегуючихелементів назв'язокатомівводню іздислокаціями.Результатипредставлені вТаблиці 6.

>Таблиця 6

>Значенняентальпіїзв’язкуміж атомамиводню тадислокаціями

Сплав

HB,еВ

>Fe-Cr15Ni25 0,107±0,002
>Fe-Cr15Ni40 0,096±0,003
>Fe-Cr25Ni25 0,120±0,003
>Fe-Cr15Ni25Cu2 0,102±0,002
>Fe-Cr15Ni25Al2 0,110±0,001
>Fe-Cr15Ni25Si2 0,112±0,001
>Fe-Cr15Ni25Mn15 0,114±0,001

Очевидно, щонікель тамідьзменшуютьцезначення, у тому годину якалюміній,кремній,марганець та хромзбільшують його. Цеозначає, щозниженняентальпіїзв’язкудеякимиелементами виннепризводити дододатковогозниженнянапруження стартумікропластичноїдеформації.

>Важливимєдослідженняролірізнихфакторів вспричиненійводнемкрихкості, асаме:g®eH >перетворення, щовикликаневоднем,ентальпіїміграціїатомівводню вгратціаустеніту таентальпіїзв’язкуміж атомамиводню тадислокаціями. Заналізуданих, можнапомітити, що, завиняткомлегуванняалюмінієм,пластичністьнаводнених сталейзростає ззростаннямкількості eH->мартенситу а,відповідно,водневеокрихченнязменшується.В тієї ж годину,водневеокрихченняпроявляє сходжуповедінку якфункціяентальпіїміграціїводню

таентальпіїзв’язкуміж атомамиводню тадислокаціями .Обидвівеличини H>m та Hb >зростають принаступнійпослідовностілегування:

>Ni40®Cu2®Ni25®Al2®Si2®Mn15®Cr25 (1)

>Можнапомітити, щолегуванняелементами котрізнаходяться влівійчастині цого ряду (>Ni40,Cu2,Ni25,Al2)підвищуютьЕДП, у тому годину якелементи ізправоїчастини (>Si2,Mn15,Cr25)знижуютьцезначення. Таким чином,ЕДПзнижується й,відповідно,дислокаційнерозщепленнязбільшується прилегуванні вційпослідовностізліва направо. Утермінах збільшеннязв’язкуміждислокаціями та атомамивтіленняцеозначає, щовирішальним увзаємодіїводень-дислокаціяєхімічнийвнесок, а чи непружний.Іншими словами,головну рольсегрегаціїводню надислокаціяхвідіграютьатмосфериСузукі, а чи неКотрела.

Колистосуєтьсяентальпіїміграціїводню, з дохідними статтямивирішальноюєхімічнаспорідненістьміж атомамивтілення тазаміщення.Зазначимо, щоелементи, котрізнаходятьсяліворуч відзаліза вперіодичнійтаблиці (>Mn,Cr), впослідовності (1)уповільнюютьміграціюводню упорівнянні іззалізом, у тому годину якелементи, щознаходятьсяправоруч відзаліза (>Ni,Cu, Si,Al)прискорюютьїї.Можливоцязакономірністьєголовною увзаємодіїміж атомамивтілення тазаміщення вгратцізаліза.

>Базуючись напроведенихдослідженнях, мивважаємо, щопосиленняреакціїg®eМєкорисним дляводневоїстійкостіаустенітних сталей. Колистосуєтьсяентальпії зв'язкуміждислокаціями й атомамиводню, воннесуттєвозмінюється прилегуванні, йзакономірність,скорішеспричинена тім, щоелементи, котрізбільшуютьентальпію зв'язкуміждислокаціями йводнем, у тій годинузбільшують частку eМ->фази йуповільнюютьводневуміграцію, щоє болеевагомим чинником упротидіїводневійкрихкості.

Урезультатіпроведенихтеоретичних йекспериментальнихдосліджень було бсформульованоелектроннуконцепціюпідсиленоїводнемлокалізованоїпластичності.Згідно з нею, причиноюіндукованоговоднемзнеміцненняєпідвищенаконцентраціяелектронівпровідності,тобтопідсиленийводнемметалічний характерміжатомнихзв’язків.Збільшенняконцентраціїелектронівпровідності тазначну їхньогогустинунавколоатомівводню було б показано задопомогоюрозрахунків зпершихпринципів.Локальне збільшенняконцентраціїелектронівпровідності вводневиххмарахнавколодислокаційпризводить дозменшення модулюзсуву й,відповідно,напругиактиваціїдислокаційнихджерел

>t ~>2mb/L

де

>m – модульзсуву,

b – векторБюргерса,

L –відстаньміж точкамизакріпленнядислокації,

>збільшуєдислокаційнурухливість череззменшеннялінійногонатягу G, щоєенергієюдислокації наодиницюїїдовжини


де

> –радіускривизнидислокації,

атакожзменшуєвідстаньміждислокаціями в пласкихдислокаційнихскупченнях

де

n –коефіцієнт Пуассона,

>s –прикладенанапруга.

>Зменшеннязавдякиводнювідстаніміждислокаціями вскупченнях виннепризвести до збільшення у якихкількостідислокацій й,відповідно, до збільшеннянапруження напровіднудислокацію притому жзначенніприкладеногонавантаження, щомає бути причиноюполегшеногоформуваннямікротріщини.


>Висновки

 

1. Показано, щодекогезійнагіпотезаєнезадовільною дляописуводневогоокрихченняаустенітних сталей. яквипливає ізabinitioрозрахунків,розчиненняводню вгцкзалізіпідвищуєгустинуелектроннихстанів нарівніФермі, щосвідчить пропідвищенняконцентраціїелектронівпровідності. Цеозначає, щоводеньпідсилюєметалічний характерміжатомнихзв’язків, що неможе бути причиноюкрихкогоруйнування.

2. Рольспричиненихводнемфазовихперетворень вводневомуокрихченнівивчалася задопомогоюрентгенівськихдосліджень, атакожаналізувпливулегуючихелементів наенергію дефектупакування та намеханічнівластивості. Показано, щолегування такимиелементами якCr, Si таMnзбільшуєкількістьe-фази ваустенітнійсталі й, у тій годину,підвищуєопірвпливовіводню.Легуванняміддю,алюмінієм йпідвищеннявмістунікелюпротидієg®eперетворенню йпогіршуєопірводневомуокрихченню. Таким чином,формуванняe-фази ваустенітітакож неможеспричинитиокрихчення.

3.Аналізвзаємодіїміж атомамивтілення тазаміщеннядозволяєзробитивисновок, щоснукоподібнарелаксація вгцктвердихрозчинах наосновізаліза,легованихвуглецем, азотом чиводнем,обумовленаодиночними атомамивтілення, щоутворюютькомплекси із атомамилегуючихелементів.


Списоквикористаноїлітератури

1.С.М.Теус, В.М.Шиванюк, В. Г. Гаврилюк. Вплив водню наориентационную залежність напруги течії ваустенитной стали // Металофізика й новітнітехнол.- 2007.- т. 29.- №5.- З. 693 – 700.

2.С.М.Теус, В.М.Шиванюк, В. Г. Гаврилюк. Вплив водоводу намежатомное взаємодія в залозі //Междунар. цук. «Водневаекономика і воднева обробка матеріалів».- Донецьк, 2007.-Т.2.- З. 641-645.

3.S.M.Teus,J.Foct,V.G.Gavriljuk.Mechanicalbehaviour anddislocationstructure ofhydrogen-chargediron-basedsinglecrystals //HydrogenMaterials Science and Chemistry ofCarbonNanomaterials: VIII InternationalConferenceICHMS’2003,Sudak, Ukraine.-P.230-233.


Схожі реферати:

Навігація