Водород и его влияние на свойства стали

При контакте со сталью водород легко проникает внутрь металла и оказывает значительное влияние на его свойства. С одной стороны, он защищает материал от проникновения кислорода и азота, оказывая протективное воздействие, то есть препятствуя окислению, зачастую он даже восстанавливает уже окисленный металл из оксидов.

При этом само растворение этого элемента в стали становится причиной появления дефектов – охрупчивания и флокенов.

Водородное охрупчивание

Под этим термином подразумевается значительное снижение пластичных свойств материала в присутствии водорода. В определенных обстоятельствах наблюдается не только исчезновение предела текучести, но значительное уменьшение прочности. Последнее особенно характерно для высоколегированных прочных сплавов повышенной твердости.

Заметным этот процесс становится при содержании водорода более 1 г/см3/100г. При дальнейшем повышении концентрации этого газа снижение характеристик сплава нарастает. Одновременно повышается и вероятность разрушения сколом, то есть нарастает хрупкость. Важно учитывать, что явление отмечается только в определенном диапазоне температур (от абсолютного нуля до +374 К).

Оценка влияния этого элемента на металл осуществляется путем серии механических тестов, таких как одноосное растяжение, тестирование вязкости. Таким образом удается заранее установить чувствительность конкретного сплава к насыщению водородом, что позволяет предсказать как, будут меняться характеристики изделий из него при контакте с этим газом.

Изучение влияния водорода на свойства стали ведутся довольно активно, в том числе благодаря использованию потенциостатов — https://ilpa-tech.ru/produktsiya/potentsioastaty-galvanostaty-impedansnaya-spektroskopiya.

Особенности флокенов

Они представляют собой внутренние дефекты, проявляющиеся на срезе или изломе в виде округлых пятен. При микроскопии поверхности шлифа, вырезанного перпендикулярно плоскости такого пятна, обнаруживается множество микротрещин очень малой толщины (тысячные доли миллиметра).

Чаще всего формирование флокенов наблюдают в катаных либо кованых изделиях небольшого сечения. Они образуются в практически любых типах сплавов, в том числе легированных и углеродистых.

Образование таких дефектов связано с возникновением больших внутренних напряжений при растворении водорода в металле. Важно учитывать, что сам процесс растворения не приводит к росту напряжения, но усиливает уже имеющиеся, возникшие в результате процесса охлаждения материала или его деформациями.

С формированием флокенов можно достаточно легко бороться. Для этого применяют специальные приемы профилактики, направленные на уменьшение внутреннего напряжения изделия, например, замедленное охлаждение или длительный равномерный отжиг.

Официальным поставщиком оборудования Bio-logic, в том числе потенциостатов и гальваностатов в Омске является компания ИлПа Тех.