Что такое охрупчивание металла
Обновлено: 25.06.2024
Причины охрупчивания для разных сталей различны. В малоуглеродистых сталях ох-рупчивание определяется в основном деформационным старением, а в легированных сталях - локальным выпадением карбидов по границам зерен при термическом влиянии. Охрупчива-нию способствуют также процессы, которые происходят при различных видах термообработки и структурной нестабильности, которые нельзя не учитывать, если говорить о сохранении стабильности свойств металлов и сплавов в течение срока службы. [1]
Причиной охрупчивания является образование в аморфной фазе перед кристаллизацией зародышей со. Те же исследователи полагают, что внутри выделившейся в аморфной структуре о. [3]
Одной из причин охрупчивания может быть сегрегация примесей на границах зерен, обусловливающая меж-кристаллитное ( межзеренное) хрупкое разрушение. Эта причина характерна для многослойных сварных соединений некоторых легированных сталей, подверженных отпускному охрупчиванию. [4]
Вполне вероятно, что причина охрупчивания заключена в возникновении напряженного слоя на границе покрытие-металл. На механические свойства ниобия при комнатной температуре может оказывать влияние не только наличие самого покрытия, но и термообработка, сопровождающая процесс осаждения покрытия. Для выяснения влияния этого фактора было проведено сравнение свойств ниобия с покрытием и без покрытия, прошедших одинаковую термическую обработку. [5]
Главные разногласия по поводу причин охрупчивания твердой фазы жидкой связаны с трактовкой роли поверхностной энергии на границе между жидкой и твердой фазами и характера взаимодействия между ними. Бесспорным следует считать, что охрупчивание происходит при наличии смачивания и растекания жидкой фазы по твердой. [6]
Некоторые легкоплавкие элементы ( Pb, Bi, Те, Т1), отличающиеся низкой растворимостью в никелевых суперсплавах, сегрегируют к границам зерен. В совокупности относительно высокая зернограничная концентрация этих элементов1, их низкая температура плавления и низкая растворимость являются причиной высокотемпературного охрупчивания суперсплавов в обычных отливках, выражающегося в преждевременном отрывном разрушении ( декогезии) по границам зерен. Сплавы для отливок направленной кристаллизации менее чувствительны к свойствам границ зерен и, следовательно, менее восприимчивы к присутствию указанных примесей. Тем не менее их содержание в этих сплавах стараются удерживать на том же уровне, что и в сплавах для обычных отливок. [7]
В интервале низкотемпературной хрупкости аустенит-ных сплавов с 37 76 % [118] и 40 % Мп [120] в качестве общей закономерности отмечается наличие аномалий на температурной зависимости физических свойств. Коллинеарное расположение спинов должно приводить к тетрагональному искажению ГЦК-решетки железомарганцевых аустенитных сплавов ( степень тетрагональности в четвертом знаке), что может являться одной из причин охрупчивания данных сплавов при низких температурах. В этом случае температура перехода в хрупкое состояние должна быть ниже температуры антиферромагнитного упорядочения аустени-та, что и наблюдается при сопоставлении данных, полученных в работе [189] и исследованиях автора. [8]
Опыт инженерного использования критериев (6.22) и (6.23) указывает, что в материале принципиально заложена возможность разрушения как отрывом, так и срезом. Например, стержневой образец из мрамора разрушается при растяжении без остаточных деформаций, поверхность излома ориентирована перпендикулярно оси образца, что характерно для разрушения отрывом. Однако такой же образец при растяжении в условиях значительного бокового давления обнаруживает существенную остаточную деформацию ( до 20 %) и разрушается срезом. Стержневые образцы из пластичного материала с относительно глубокой кольцевой выточкой разрушаются без существенных остаточных деформаций, хотя при отсутствии указанного надреза разрушению предшествуют большие остаточные деформации с образованием шейки. Причина охрупчивания образца состоит в том, что у дна выточки имеет место трехосное растяжение, при котором материал предрасположен к разрушению отрывом. Подобный эффект вызывает даже шейка, сформировавшаяся при растяжении стержневого образца. Трещина имеет дискообразную форму, а с ростом нагрузки ее фронт распространяется в радиальном направлении. Лишь после того как подобная дискообразная трещина займет значительную часть площади поперечного сечения, охрупчивающее действие шейки снижается и появляется возможность среза по упомянутой выше конической поверхности. [9]
Опыт инженерного использования критериев (6.22) и (6.26) указывает, что в материале принципиально заложена возможность разрушения как отрывом, так и срезом. Например, стержневой образец из мрамора разрушается при растяжении без остаточных деформаций, поверхность излома ориентирована перпендикулярно оси образца, что характерно для разрушения отрывом. Однако такой же образец при растяжении в условиях значительного бокового давления обнаруживает существенную остаточную деформацию ( до 20 %) и разрушается срезом. Стержневые образцы из пластичного материала с относительно глубокой кольцевой выточкой разрушаются без существенных остаточных деформаций, хотя при отсутствии указанного надреза разрушению предшествуют большие остаточные деформации с образованием шейки. Причина охрупчивания образца состоит в том, что у дна выточки имеет место трехосное растяжение, при котором материал предрасположен к разрушению отрывом. Подобный эффект вызывает даже шейка, сформировавшаяся при растяжении стержневого образца. [10]
Гравиметрические исследования выдержка образцов в течение 8 - миk суток в модели пластовой вода) не показали в пределах ошибки эксперимента изменения массы образцов. Однако, на поверхности композиции ШЭС обнаружены пувырьки водореза, образующегося при растворения цинка. По этой нричше данное покрытие не может быть использова -, но в качестве подслоя. Кроме того, выделение водорода может явиться причиной локального охрупчивания защищаемого металла . [11]
Так же как и в ЧЭДТ с однокомпонентным кристаллом, растущему участку диаграммы сила деформации-деформация отвечает охлаждение системы. Причем максимум последнего примерно совпадает с максимумом силы деформации. Оказалось, что эффект охлаждения заметно больше у примесных атомов. Это приводит к их конденсации. В моменты, отвечающие вершине диаграммы сила деформации-деформация, когда концентрация дефектов максимальна и решетка становится рыхлой, такие холодные атомы примеси внедряются в решетку, достраивая нарушенные деформацией кристаллические ряды. Этот процесс заметно отличался от миграции жидкой примеси в образовавшиеся в решетке щели и от растворения части атомов решетки в жидкой примеси, которые также наблюдались. Совместная кристаллизация такого рода, происходящая в процессе деформации, как оказалось, может быть одной из причин охрупчивания кристалла . Это происходит потому, что образовавшиеся вблизи поверхности кристаллические ряды из разнородных атомов препятствуют залечиванию несовершенств основной решетки с помощью пластического течения. [12]
Охрупчивание металла
3.21 охрупчивание металла: Процесс перехода от пластического разрушения металла к хрупкому.
Полезное
Смотреть что такое "Охрупчивание металла" в других словарях:
охрупчивание — 3.15 охрупчивание (embrittlement): Образование хрупкого вещества в результате пиролиза или неполного сгорания. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Охрупчивание — повышение хрупкости металла в результате изменения его свойств в результате старения, понижения температуры или высокой скорости нагружения. Источник: ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ … Официальная терминология
Охрупчивание, вызванное пайкой — Solderembrittlement Охрупчивание, вызванное пайкой. Охрупчивание в месте пайки в результате локального проникновения припоя по границам зерен основного металла. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО… … Словарь металлургических терминов
ГОСТ Р 9.915-2010: Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия, изделия. Методы испытаний на водородное охрупчивание — Терминология ГОСТ Р 9.915 2010: Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия, изделия. Методы испытаний на водородное охрупчивание оригинал документа: водородное охрупчивание (hydrogen embrittlement): Процесс, ведущий к … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Водородное охрупчивание — Hydrogen embrittlement Водородное охрупчивание. Процесс, приводящий к уменьшению вязкости или пластичности металла вследствие присутствия атомарного водорода. Считается, что существует два типа водородного охрупчивания. Первый известный как… … Словарь металлургических терминов
водородное охрупчивание — (hydrogen embrittlement): Процесс, ведущий к понижению вязкости или пластичности металла вследствие поглощения водорода. Примечание Водородным охрупчиванием часто сопровождается образование водорода, например при коррозии или электролизе, и оно… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
РД 26.260.16-2002: Экспертное техническое диагностирование сосудов и аппаратов, работающих под давлением на объектах добычи и переработки газа, газового конденсата и нефти в северных районах Российской Федерации и подземных газохранилищ — Терминология РД 26.260.16 2002: Экспертное техническое диагностирование сосудов и аппаратов, работающих под давлением на объектах добычи и переработки газа, газового конденсата и нефти в северных районах Российской Федерации и подземных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Временная методика. Экспертное техническое диагностирование сосудов, работающих под давлением на компрессорных и газораспределительных станциях. Оценка технического состояния и возможности дальнейшей эксплуатации — Терминология Временная методика. Экспертное техническое диагностирование сосудов, работающих под давлением на компрессорных и газораспределительных станциях. Оценка технического состояния и возможности дальнейшей эксплуатации: 3.13 А РД диаграмма … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Растрескивание коррозионное — [corrosion cracking] ускоренное разрушения металлов и сплавов при одновременном воздействии коррозионной среды и растягивающего механического напряжения. Наблюдается у многих металлов и сплавов: углеродистых, низколегированных, нержавеющих сталей … Энциклопедический словарь по металлургии
охрупчивание
3.15 охрупчивание (embrittlement): Образование хрупкого вещества в результате пиролиза или неполного сгорания.
Охрупчивание - повышение хрупкости металла в связи с изменением его свойств в результате старения, понижения температуры или высокой скорости нагружения.
Охрупчивание - повышение хрупкости металла в результате снижения пластических свойств вследствие старения, коррозии, понижения температуры или высокой скорости нагружения.
Смотри также родственные термины:
Смещение критической температуры хрупкости металла в область повышенных температур в процессе изготовления и эксплуатации сосуда
Смотреть что такое "охрупчивание" в других словарях:
охрупчивание — вследствие потери пластичности или вязкости, или и того и другого, материалом, обычно металлом или сплавом. Много форм хрупкости могут вести к хрупкому разрушению. Много форм могут встречаться при термической обработке или использования при… … Справочник технического переводчика
Охрупчивание — Охрупчивание. См. хрупкость. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт Петербург, 2003 г.) … Словарь металлургических терминов
Охрупчивание — [embrittlement] переход материала от вязкого состояния к хрупкому под влиянием внутренних изменений фазового состава, перераспределения дефектов кристаллического строения, примесных атомов и др. (хладно , сине , красноломкость, отпускная… … Энциклопедический словарь по металлургии
Охрупчивание металла — Смещение критической температуры хрупкости металла в область повышенных температур в процессе изготовления и эксплуатации сосуда Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
охрупчивание под действием нейтронного облучения — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN neutron irradiation [neutron induced] embrittlement … Справочник технического переводчика
охрупчивание при нейтронном воздействии — Хрупкость, в результате бомбардировки нейтронами, с которой обычно сталкиваются в металлах, которые находились в нейтронном потоке в ядре реактора. В сталях, нейтронная хрупкость приводит к повышению температуры вязко хрупкого перехода.… … Справочник технического переводчика
охрупчивание при ползучести — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN creep embrittlement … Справочник технического переводчика
охрупчивание при термическом снятии механических напряжений — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN stress relief embrittlement … Справочник технического переводчика
Водородное охрупчивание. Чем оно опасно для крепежа и как его избежать?
Любое повреждение крепежа несет убытки, которые наиболее страшны, когда от надежности креплений зависят жизни людей. Одной из причин внезапного разрушения крепежа может быть водородное охрупчивание.
Водородное охрупчивание — это снижение пластичности и разрушение металла из-за введения в него и последующей диффузии водорода. Данный процесс делает металлы хрупкими из-за воздействия водорода.
Механизм охрупчивания под воздействием водорода
Водород – это самый распространенный химический элемент во Вселенной. А химический элемент железо составляет основу всех сплавов углеродистых сталей. При этом радиус атома водорода составляет 53 пм (1 пм = 10 −12 м), в то время как радиус атома железа – 126 пм, т.е. почти в 2,5 раза больше. Водород с легкостью проникает в решетку сплавов железо-углерод.
В итоге свойства материала меняются, и он становится таким хрупким, что при нагрузках его разрушение происходит значительно раньше достижения предела текучести (подробнее о понятиях предел прочности и предел текучести читайте в данной статье). То есть, материалы, которые обычно довольно пластичны, начинают растрескиваться под напряжением.
Водородное охрупчивание обычно проявляется в виде единичных острых трещин. Этим оно отличается от коррозионного растрескивания, когда трещины обширно разветвляются под напряжением. При этом поначалу трещины от водородного охрупчивания могут быть настолько малы, что их трудно обнаружить. Именно поэтому водородное охрупчивание частенько называют невидимой смертью металлов.
Виды водородного охрупчивания
Существует несколько случаев подобного явления и, соответственно, несколько видов водородного растрескивания.
Водородное охрупчивание окружающей среды
Водородное охрупчивание окружающей среды — когда материал подвергается какой-либо нагрузке и при этом находится в водородной среде. При этом влияние водорода называется внешним.
В данном случае водород может внедряться из окружающей среды, в которой работает крепеж или другое металлическое изделие, причем, совсем не обязательно, чтобы воздействовал водород в чистом виде. Достаточно и других веществ, содержащих этот элемент, таких как: сероводород (H2S.), хлористый водород (HCl), бромистый водород (HBr). Для некоторых сплавов сероводород в этом отношении гораздо более опасен, чем водород в чистом виде.
При воздействии влаги положительно заряженный водород может выйти из молекул воды и притянуться к металлу. Тогда атомы водорода проникают в металл через области с высоким растягивающим напряжением, и далее водород взаимодействует с атомами железа, ослабляя при этом металл и делая его более хрупким.
Внутреннее водородное охрупчивание
Внутреннее воздействие водорода случается, когда остаточный водород, выделяющийся в результате закалки и обработки, случайно проникает в чувствительные металлы и делает их хрупкими. Такой процесс называется внутренним водородным охрупчиванием. Это явление было впервые обнаружено в конце 1800-х годов. Часто оно возникает при травлении, нанесении гальванических покрытий, фосфатировании, термической обработке, сварке, литье и затвердевании в литейном цеху.
Реакционное водородное охрупчивание
Реакционным водородным охрупчиванием называется такая форма повреждения, когда водород вступает в реакцию с само́й металлической решеткой и образует гидрид металла при относительно низких температурах. Гидриды образуют такие металлы, как титан, цирконий, ниобий и некоторые другие.
Сочетание типов влияния водорода
В конструкционных сплавах на основе железа могут сработать сразу несколько типов влияния водорода. Существует специальная диаграмма, по которой можно понять, при сочетании каких условий какое водородное охрупчивание образуется. Например, на высокопрочную сталь под воздействием водородной среды при нагрузках будет сразу два водородных воздействия.
Какие изделия наиболее подвержены водородному охрупчиванию?
От влияния водорода чаще всего страдают следующие виды крепежа и металлических изделий:
- Изделия из высокопрочных сталей, а также сплавов титана и никеля.
- Изделия в средах, в которых они подвергаются воздействию высоких уровней водорода, в том числе: катодная защита, фосфатирование, гальваническая оцинковка, дуговая сварка.
- Детали и изделия, контактирующие с кислотой во время производства или эксплуатации.
- Крепеж, закаленный не менее чем до твердости 8.8.
Cплавы стойкие к водородному охрупчиванию
Незакаленные крепежные детали не подвержены водородной хрупкости. Так, крепеж низких классов прочности, шурупы и саморезы изготавливаются из низко- и среднеуглеродистых сталей. Для придания прочности их подвергают химико-термической обработке. А высокопрочный крепеж изготавливается из высокоуглеродистых сталей и упрочняется методом объемной закалки. Такие стали наиболее подвержены водородному охрупчиванию, поэтому крепеж с классом прочности выше 8.8 не рекомендуется оцинковывать гальваническим способом.
Риск водородного растрескивания высокопрочного крепежа при гальванической оцинковке
Для очистки от грязи, ржавчины и окалины перед цинкованием крепежные изделия обычно погружают в кислотные ванны, например, с соляной кислотой. Все кислоты состоят из одного или нескольких атомов водорода и кислотного остатка. Во время этой очистки происходит реакция между железом и соляной кислотой, в результате чего выделяется молекула водорода. Так водород может проникнуть в структуру болтов, гаек и шпилек, если они закалены до высокой прочности.
Читайте также: