Водород в железе и других металлах, страница 17

Легирование оказывает на поглощение водорода косвенное влияние. Сталь с содержанием около 1 % С пропускает в 2 - 3 раза меньше водорода, чем железо. При повышении содержания кремния, а также при высоком содержании в стали хрома проникновение водорода так же уменьшается (рис. 19). Однако, очевидно, это происходит вследствие изменения структуры, происходящего при легировании (например, смещение температуры γ – α – превращения). Поэтому признается влияние на способность к проникновению водорода только структуры, а не легирования.

Способность водорода к проникновению через железо определяется не только адсорбцией, диффузией и десорбцией, как это характерно при нормальном состоянии решетки, т. е. решетки без значительных внутренних напряжений и без наклепа. Такие места нарушений решетки, как искажения целых областей, дислокации, границы зерен и включения могут оказаться местами скопления водорода и тем самым уменьшить его способность к проникновению в толщу металла. Особый интерес представляет поэтому влияние на проникновение водорода степени холодной деформации. При слабой пластической деформации проникновение возрастает, с увеличением же степени деформации оно падает и достигает неизмеримо малой величины при степени холодной деформации, превышающей 60% (рис. 20). Таким образом, существует определенная степень деформации, при которой водород лучше всего проникает через, железо. Это можно объяснить следующим образом: при слабой деформации еще превалирует упругое искажение решетки, которое облегчает диффузию, в то же время при высокой степени деформации искажения в решетке становятся настолько сильными, что диффузия в связи с этим   уменьшается (образуются поры, рыхлоты, травильные пузыри, уменьшающие проникновение водорода).

2.4  Влияние поглощения водорода на механические свойства стали

Водород оказывает слабое влияние на предел прочности и предел текучести железа и стали. Более значительным и характерным является сильное уменьшение пластичности стали, выражающееся в понижении удлинения и относительного сужения (табл. 6).

Таблица 6. Изменение  механических  свойств в результате  поглощения водорода при травлении и удалении его при отпуске

Это означает, что истинное сопротивление разрыву (сопротивление, отнесенное к сечению образца в момент разрыва) по мере насыщения металла водородом сильно уменьшается и склонность к хрупкому разрушению повышается. Насыщенное водородом железо ведет себя аналогично железу, подвергнутому сильным внутренним многоосным напряжениям, что также согласуется с представлением о «насильственном» внедрении атомов водорода в решетку твердого раствора. Наличие внутренних напряжений, связанных с присутствием водорода, подтверждается также увеличением коэрцитивной силы железа, насыщенного водородом. Как видно из данных табл. 6, путем нагрева на 100°С, а еще лучше на 200°С, механические свойства стали можно   сравнительно быстро привести к нормальным значениям. При комнатной же температуре удаление водорода происходит весьма медленно (рис. 21). Только при очень длительном и повторном насыщении водородом наблюдается определенное остаточное ухудшение механических свойств стали, которое  обусловливается большими скоплениями водорода в местах повреждения решетки. Возможно, что в этом случае происходит химическая реакция водорода с углеродом.

Отдельные эксперименты указывают на то, что вызываемая водородом хрупкость железа может быть устранена охлаждением до весьма низких температур, например в жидком воздухе, хотя причина этого неясна.