Page 68 - Zmist-n4-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 4. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 620.192
ФРАКТОГРАФІЧНІ ОЗНАКИ МЕХАНІЗМІВ ТРАНСПОРТУВАННЯ
ВОДНЮ В КОНСТРУКЦІЙНИХ СТАЛЯХ

Г. В. КРЕЧКОВСЬКА
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів

Виявлено різні мікрофрактографічні ознаки поширення тріщин у сталях за впливу
наводнювальних середовищ, пов’язані з транспортуванням водню в зону передруй-
нування у вершині тріщини за дифузійним чи дислокаційним механізмами. Міжзе-
ренний характер руйнування за циклічного навантаження вказує на домінування ди-
фузії водню вздовж меж зерен, тоді як крізьзеренний – спричинений сумісним впли-
вом дислокаційного механізму, який забезпечує інтенсивне наводнювання металу
вздовж смуг ковзання, та дифузійного, який сприяє перерозподілу водню міжфаз-
ними межами всередині зерен.
Ключові слова: мікрофрактографія, сталь, воднева деградація, ріст тріщин, ме-
ханізм руйнування.
Мікрофрактографічний аналіз – потужна складова досліджень матеріало-
знавчих аспектів конструктивної міцності металів [1]. Поверхня зламу віддзерка-
лює сукупність деталей руйнування, а їх аналіз дає можливість виділити найха-
рактерніші з них і пов’язати з дією того чи іншого чинника (механічного, струк-
турного, температурного чи корозійного). Особливо важливий цей метод для ви-
вчення механізмів руйнування сталей під впливом наводнювальних середовищ
[2–5]. Спільною ознакою дії водню на механізм руйнування є падіння його енер-
гоємності. При цьому на зламі з’являються елементи рельєфу, які засвідчують
зниження енергетичних витрат на просування тріщини. Тут механізм руйнування
матеріалів може кардинально помінятися (з в’язкого на крізь- або міжзеренний,
розшарування тощо), а також залишитися практично незмінним. Але на локаль-
ному рівні ознаки окрихчувального впливу водню, як правило, все ж виявляються.
Важливою стадією підготування локальних областей матеріалу (зокрема, зо-
ни передруйнування у вершині тріщини) до спричиненого воднем руйнування є
акумулювання там достатньої його концентрації, яка зазвичай набагато переви-
щує середню в об’ємі металу. Розглядають два основних механізми транспорту-
вання водню в зону передруйнування [6–8]: дифузійний і дислокаційний, які за-
галом вважають за конкурентні. Перший чинний за тривалого статичного, другий
– за повільного активного та циклічного навантажень. Домінування того чи іншо-
го суттєво залежить також від температури випроб та мікроструктурних особли-
востей матеріалу.
Нижче проаналізовано можливості застосування мікрофрактографічного ана-
лізу, щоб з’ясувати інформативні ознаки впливу водню на характер руйнування ста-
лі, причому в першу чергу, у зв’язку з чинним механізмом його транспортування.
Міжзеренне руйнування. Його однозначно пов’язують з полегшеним дифу-
зійним проникненням водню в метал уздовж меж зерен (зокрема, в гартованих
сталях – це колишні аустенітні зерна). Цей механізм властивий, у першу чергу,
високоміцним сталям і є ознакою високої чутливості меж зерен до водневого
окрихчення. Тут слід взяти до уваги не лише металознавчі аспекти міжзеренної

Контактна особа: Г. В. КРЕЧКОВСЬКА, e-mail: galyna@ipm.lviv.ua
67