Связь водородной хрупкости с коррозией, коррозией под напряжением и замедленным разрушением, страница 6

- во-первых, измельчается зерно α-твердого раствора и увеличивается количество выделений β-фазы;

- во-вторых, резко увеличивается размер и количество выделений интерметаллидов (рис. 7.4)

Другими словами, можно считать, что в данном случае развивается процесс формирования сплавов, где активная роль принадлежит водороду.

Немаловажное значение в этом случае имеет присутствие и порядок введения бериллия. В технологии приготовления высокомагниевых сплавов предусмотрено введение лигатуры алюминий-бериллий в первую очередь, т.е. перед магнием, титаном и цирконием. Обусловлено это тем, что бериллий предотвращает угар магния [128]. Процесс естественного удаления избыточного водорода в связи с наведением на поверхности расплава плотной защитной пленки не происходит.

а

          б

Рисунок 7.3 – Микроструктура литого сплава АМг10. Кристаллизация в металлическую (а) ´110 и сухую земляную (б) формы    ×260.

а

б

Рисунок 7.4 – Влияние наводороживания расплава на микроструктуру сплава АМг10 а - литой; б – закаленный, темное поле     ×260

Поэтому значительные количества водорода, в последующем введенные вместе с магнием, титаном и цирконием, остаются в расплаве, что усиливает развитие химической неоднородности. Подтверждением этому является приготовление сплавов с введением бериллия в последнюю очередь. Содержание водорода уменьшается с 1,10-1,36 см³/100г до 0,6 - 0,65 см³/100г. Вслед за указанным в микроструктуре можно заметить укрупнение зерна и уменьшение выделений. Аналогичное влияние оказывает рафинирование расплава и сокращение времени плавки. Таким образом, уже на начальной стадии изучения причины разрушения отливок во времени можно заметить сильное влияние присутствия водорода.

Конечной операцией обработки отливок является термическая обработка, предусматривающая закалку без последующего отпуска (старения). Целью такой обработки является получение структуры твердого раствора с максимальными механическими свойствами. Происходит это только в том случае, когда полностью растворены выделения β-фазы. Обращает на себя внимание необходимость довольно длительных выдержек при температуре гомогенизации, достигающих 20 - 24 ч. Поскольку в известной литературе описанию микроструктуры закаленных сплавов уделено чрезвычайно мало внимания, то известное положение о главенствующей роли структуры в определении свойств требует проведения тщательного анализа изменений микроструктуры сплавов от литого состояния до полностью гомогенизированного. Проведение такого анализа позволяет с помощью почасовой фиксации обнаружить важные изменения, которые вскрывают действие водорода.

При изучении микроструктуры алюминиевых сплавов обычно используют наблюдения в светлом поле, которые не всегда являются эффективными. Это происходит потому, что многие процессы формирования структуры и других свойств при светлопольных наблюдениях не выявляются. Поэтому возникает необходимость наблюдений в темном поле, что значительно расширяет возможность анализа [105]. При таких наблюдениях можно установить, что при выдержках для получения гомогенизированного состояния, т.е. наиболее полного растворения β-фазы, идет параллельный процесс образования мест неоднородной травимости, имеющих вид дендритных конфигураций и состоящих из ямок травления (рис.7.5). При сравнении этого рисунка с рис. 7.3 можно заметить, что выявляются участки зерна, где в литом состоянии было наименьшее содержание магния. Микрорентгеноспектральный анализ с помощью установки "Саmeса MS46" позволяет утверждать, что указанная неоднородная травимость не связана с неоднородностью распределения магния, поскольку содержание последнего одинаково по сечению зерна [218].

В связи с тем, что в микроструктуре закаленных сплавов также наблюдаются выделения Al₃Ti и Al₃Zr, следует предположить, что неоднородная травимость возникает из-за преимущественного распределения водорода по местам наиболее дефектного построения. Эта дефектность образуется в связи с растворением β-фазы и миграции атомов магния из периферийных участков зерен в центральные. Именно в этих участках создается наиболее напряженное состояние, где скапливается основная масса водорода.