Способ производства стали влияет на ее флокеночувствительность. Наибольшей склонностью к флокенообраюванию обладают стали, выплавляемые в основных дуговых электропечах; сталь, выплавленная в основных мартеновских печах, стоит на втором месте, затем следует кислая мартеновская сталь. В тигельной стали флокены не отмечены.
Большое число лабораторных и производственных опытов по насыщению твердой и жидкой стали водородом убедительно показали, что первопричиной образования флокенов является повышенное содержание в стали водорода. Опытным путем установлено, что температура образования флокенов лежит ниже 200°. Флокены появляются не только во время охлаждения стали, но и через некоторое время (6–12 дней) после охлаждения до комнатной температуры.
Образование флокенов может быть объяснено той же причиной, что и появление водородной хрупкости стали. Так как флокены являются частным случаем малой пластичности стали, вызванной находящимся в ней водородом.
Растворимость водорода в железе и стали уменьшается с понижением температуры, и водород, первоначально растворенный в решетке железа, при охлаждении стремится выделиться из раствора. Особенно резко понижается растворимость в точке А3. В температурном интервале структурных превращений стали выделение водорода ускоряется перестройкой кристаллической решетки железа. Одновременно увеличивается и скорость диффузии.
Атомарный водород, растворенный в решетке железа, выделяется в микропоры металла в молекулярном состоянии. Выше 300–400° процесс выделения водорода тормозится обратным растворением водорода: при более низких температурах молекулярный водород не может диссоциировать и перейти в раствор, процесс становится необратимым, и водород диффундирует из решетки в пустоты навстречу значительному давлению. Диффузия водорода через решетку железа происходит при низких температурах чрезвычайно медленно. Выделение водорода из решетки не заканчивается во время охлаждения стального изделия или заготовки и продолжается при комнатной температуре в течение нескольких дней.
Давление, создаваемое водородом внутри металла, зависит от объема его внутренних пустот. Пластически деформированный металл более уплотнен, чем литой, поэтому флокены чаще образуются в прокатанных изделиях или поковках, нежели в слитках и литых деталях.
Аустенит растворяет водород в значительно больших количествах, чем продукты его распада. Скорость диффузии водорода в аустените меньше, и при низких температурах водород из аустенитных сталей практически не выделяется. Этим частично объясняется отсутствие флокенов в этих сталях. Высокохромистые ферритные стали не склонны к образованию флокенов, видимо потому, что отсутствие структурных превращений при низких температурах затрудняет выделение водорода из решетки.
Флокены никогда не встречаются в изделиях малого сечения и на поверхности заготовок или поковок. За время охлаждения изделий малого сечения значительное количество водорода успевает продиффундировать к поверхности и уйти из металла. Частично успевает удалиться и водород, растворенный в наружных слоях более крупных изделий. Чем ниже температура структурных превращений стали, тем меньше водорода успеет удалиться из металла за время охлаждения изделия, так как скорость диффузии водорода через α-твердый раствор уменьшается с температурой, и соответственно больше водорода выделится в микропоры стали. Поэтому стали, в которых структурные превращения происходят при низких температурах, обладают повышенной флокеночувствительностью.
В микропустотах стали водород может развивать значительное давление. Одного этого давления достаточно для разрушения металла. Внутренние напряжения, связанные со структурными превращениями или вызванные быстрым охлаждением заготовки, суммируются с развивающимся в стали давлением молекулярного водорода и тем самым облегчают образование флокенов.
Известно, что сталь, правильно термически обработанная в первый раз и не давшая флокенов, не боится повторных нагревов и резких охлаждений.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.