Связь водородной хрупкости с коррозией, коррозией под напряжением и замедленным разрушением, страница 5

7.2.1.1. Металлография изменения микроструктуры.

На первом этапе исследования для металлографического изучения структуры вырезались образцы из различных частей отливок и заготовок, но сравнение образцов между собой предусматривало сохранение прочих условий одинаковыми.

Согласно диаграмме состояния алюминий-магний [4], в структуре двойных сплавов кроме зерен α -твердого раствора наблюдаются выделения β-фазы, представляющей собой соединение бертоллидного типа с формулой Al₃Mg₂. Сплав AMг10 имеет добавки бериллия, титана и циркония, поэтому его фазовый состав предусматривает наличие выделений Al₃Ti, Al₃Zr. Поскольку всегда количество, форма и характер распределения выделений промежуточных фаз определяют практически все свойства сплавов, острый интерес должен быть проявлен к влиянию различных факторов (изменение содержания магния, скорость кристаллизации, времени плавки, воздействия на расплав и др.) на характер распределения выделений. При кристаллизации сплавов в металлическую форму β -фаза расположена по границам зерен и междендритным пространствам, что позволяет довольно четко наблюдать дендритные конфигурации (рис. 7.3). Повышение содержания магния приводит к выделению интерметаллидов (Al₃Ti, Al₃Zr), расположенных, как правило, в центре дендритов. Уменьшение скорости кристаллизации (литье в сухую земляную форму) позволяет выявить границы дендритных ячеек, причем четкость выявления этих границ увеличивается при повышении содержания магния в сплаве, а форма дендритных ячеек весьма близка к полиэдрической (рис. 7.4 б). Значительная травимость дендритных ячеек создает видимость “делений” одного зерна на несколько мелких. Это окажется весьма важным на конечном этапе анализа “самопроизвольного” растрескивания отливок при длительном естественном старении. С другой стороны, обращает на себя внимание также зависимость количества и размеров интерметаллидов Al₃Ti и Al₃Zr от содержания магния в сплаве, так как, чем выше содержание магния, тем их больше и размер их часто превышает величину зерна твердого раствора. Подобная зависимость размера выделений при постоянном содержании титана и циркония на первый взгляд нелогична в связи с тем, что соединения эти представляют собой результат взаимодействия указанных металлов с алюминием. Именно поэтому требуется выяснение закономерностей образования этих выделений в связи с изменением содержания магния и величины зерна. С одной стороны, при увеличении содержания магния зерно измельчается и растет число выделений β -фазы. В то же время, начиная с определенного содержания магния, появляются, а затем укрупняются выделения интерметаллидов с соответствующим уменьшением выделений β -фазы и укрупнением зерна. Подобная нелогичность может быть устранена с помощью побочных исследований, позволяющих по иному представить формирование литой структуры.

Магний, титан и цирконий являются элементами, весьма активно взаимодействующими с водородом и содержащими в себе его значительные количества [16]. Поэтому при введении их в алюминий в последнем резко увеличивается содержание водорода, что приводит к измельчению зерна и увеличению количества выделений β -фазы при повышенном содержании магния. Это согласуется с результатами работы [35], где с помощью прямых экспериментов показана модифицирующая роль водорода. При значительном содержании магния количество водорода становиться настолько большим, что начинается его взаимодействие с титаном и цирконием, которое приводит к образованию интерметаллидов. Титан и цирконий, обладая большим сродством к водороду по сравнению с магнием, извлекают его из расплава путем связывания в интерметаллиды и поэтому прекращается модифицирующее действие водорода и уменьшается число выделений β-фазы.

Для подтверждения указанного можно привести результаты по прямому воздействию водорода при сохранении одного и того же химического состава сплавов. Это воздействие проводилось двумя путями. Во-первых, наводороживание расплава без или с продувкой водяным паром, и, во-вторых, применение электролитически наводороженных шихтовых алюминия, магния, лигатур алюминий-титан и алюминий-цирконий [69]. Применение этих воздействий порознь или совместно приводит к одному и тому же результату, заключающемуся в следующем: