Водород в железе и других металлах, страница 20

Часто наблюдается, что на листах, имеющих после прокатки гладкую поверхность, немедленно после травления или при последующем подогреве, например для оцинкования или эмалирования, появляются вздутия — лист становится пузыристым (рис. 24). Под этими пузырями после их вскрытия большей частью обнаруживается блестящая поверхность. Вздутия возникают преимущественно в местах плохой заварки ликвационных зон возле газовых пузырей, где имеются раковины или включения.

По Барденгейеру и Тангейзеру этот процесс представляется следующим образом: вошедший при травлении в железо атомарный водород собирается под давлением в молекулярном виде в рыхлотах (шлаки, микрораковины и т. п.) или в местах, из которых не может выйти наружу, вследствие чего образуются пузыри или отскакивает слой эмали.

2.6.2  Теневые полосы

При обработке больших поковок часто попадаются участки, которые оказывают несколько иное сопротивление режущему инструменту, чем весь металл; так как эти места несколько отличаются от остальной обрабатываемой поверхности по оттенку, их называют теневыми полосами. Более детальное изучение показывает что участки представляют собой связанные одна с другой длинные сегрегационные полоски (рис. 25).

Эти сегрегационные полосы обозначают пути поднимающихся газовых пузырей, вдоль которых располагаются соответствующие ликваты фосфора и особенно серы, т. е. обогащенный ликватами маточный раствор как бы втягивается вдоль пути движения газовых пузырей.

При затвердевании поверхностных слоев во время перехода из жидкого состояния в твердое газ выделяется в соответствие со скачком растворимости. Газ оттесняется фронтом затвердевания слоем и когда собирается в достаточном количестве, т. е. при определенной толщине затвердевшего слоя, начинает подниматься в верхнюю часть слитка. Газовые пузыри поднимаются в слитке не вертикально, а несколько наклонно, что связано с ходом процесса затвердевания.

2.6.3  Образование флокенов

Снижение растворимости водорода в твердой стали при понижении температуры вызывает появление так называемых флокенов. При этом имеет значение также различие в растворимости и в скорости диффузии водорода в γ - и α - железе. Образование флокенов стоит в определенной связи с водородной хрупкостью. Флокены представляют собой трещинки, которые образуются при охлаждении, прежде всего после горячей механической обработки, но иногда они могут встретиться и в отливках. На рис. 26 показаны типичные флокены в изломе, а на рис. 27 - флокены на микрошлифе хромоникелевой стали. Название «флокены» возникло вследствие их большей частью матово-блестящего металлического вида, которым они отличаются от остальной поверхности излома стали, особенно если этот излом вязкий. Структура поверхности излома флокенов грубо- или мелкозернистая в зависимости от температуры конца горячей обработки давления или степени деформации.

Прежде всего, бросается в глаза круглая и эллиптическая форма этих трещин. Они не вытягиваются в направлении деформирования в противоположность раковистому излому, который получается в сыром слитке по трещинам вдоль границ зерен и при прокатке или ковке вытягивается.

Флокены проходят по зернам и отличаются зернистым, «нерастертым», блестящим изломом, характерным для хрупкого разрушения без пластической деформации. Это в достаточной степени доказывает, что они образуются лишь после окончания деформации. Флокены встречаются большей частью внутри стальных заготовок, имеющих литейные засоры или ликвационные скопления и в тех случаях, когда затруднена диффузия водорода из слитка наружу. Во многих случаях расположение флокенов связано с напряжениями, возникающими при охлаждении, как это показано, например, на рисунке 27 для квадратного слитка.