Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ ВОДОРОДОМ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕР РАЗРУШЕНИЯ СТАЛИ Х17Н13М3

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-149-155

Полный текст:

Аннотация

Коррозионностойкие аустенитные стали имеют перспективу использования при изготовлении сосудов для хранения и транспортировки водорода. Несмотря на высокие коррозионные свойства, хромоникелевые стали склонны к водородному охрупчиванию. Особенно этот эффект проявляется в метастабильных сталях с низкой энергией дефекта упаковки, склонных к деформационным фазовым переходам, но он свойственен и стабильным сталям. С целью выявления влияния легирования водородом на механические свойства и характер разрушения промышленной стабильной аустенитной стали марки Х17Н13М3 был проведен эксперимент по одноосному статическому растяжению легированных водородом (электрохимически насыщенных в водном растворе серной кислоты) образцов стали при комнатной температуре. Микроструктуру боковых поверхностей и характер излома образцов изучали методом растровой электронной микроскопии. Результаты механических испытаний, особенности микрорельефа боковых поверхностей и поверхностей излома наводороженных образцов были сопоставлены с результатами аналогичных испытаний для образцов, не подвергавшихся насыщению водородом. Наводороживание не оказывает существенного влияния на механические свойства исследуемой стали, а также на стадийность пластического течения – значения условного предела текучести, временного сопротивления разрушению, удлинение и коэффициенты деформационного упрочнения остаются неизменными после наводороживания. Сохранение пластических свойств при наводорживании вызвано наличием двух конкурирующих процессов. С одной стороны, после электрохимической обработки на поверхности образцов формируется насыщенный водородом слой, который способствует растрескиванию поверхности стальных образцов с образованием хрупких трещин (способствует охрупчиванию). С другой стороны, легирование водородом способствует микролокализации сдвига в одной системе и, как следствие, усилению пластичности в центральной части образцов, где концентрация водорода меньше, чем на поверхности, и его перенос осуществляется на дефектах кристаллического строения в процессе растяжения (способствует пластификации).

Об авторах

Анастасия Сергеевна Фортуна
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск
Россия

студент



Валентина Александровна Москвина
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск
Россия

магистрант, инженер



Галина Геннадьевна Майер
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск
Россия

кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник



Евгений Васильевич Мельников
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск
Россия

младший научный сотрудник



Елена Геннадьевна Астафурова
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск
Россия

доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник



Список литературы

1. Gaseous Hydrogen Embrittlement of Materials in Energy Technologies, Mechanisms, Modelling and Future Development. Vol. 1. The Problem, its Characterisation and Effects on Particular Alloy Classes. Sawston: Woodhead Publishing, 2012. 500 p.

2. Bhadeshia H.K.D.H., Honeycombe R.W.K. Steels. Microstructure and properties. 3rd ed. Oxford: Elsevier, 2006. 360 p.

3. Karaman I., Sehitoglu H., Maier H.J., Chumlyakov Y.I. Competing mechanisms and modeling of deformation in austenitic stainless steel single crystals with and without nitrogen // Acta Materialia. 2001. Vol. 49. № 19. P. 39193933.

4. Feaugas X. On the origin of the tensile flow stress in the stainless steel AISI 316L at 300K: back stress and effective stress // Acta Materialia. 1999. Vol. 47. № 13. P. 36173632.

5. Rozenak P., Zevin L., Eliezer D. Hydrogen effects on phase transformations in austenitic stainless steels // Journal of Materials Science. 1984. Vol. 19. № 2. P. 567

6. Rozenak P., Bergman R. X-ray phase analysis of martensitic transformations in austenitic stainless steels electrochemically charged with hydrogen // Materials Science and Engineering A. 2006. Vol. 437. № 2. P. 366378.

7. Eliezer D., Chakrapany D.G., Altstetter C.J., Pugh E.N. The influence of austenite stability on the hydrogen embrittlement and stress-corrosion cracking of stainless steel // Metallurgical Transactions A. 1979. Vol. 10. № 7. P. 935941.

8. Wang Y., Wang X., Gong J., Shen L., Dong W. Hydrogen embrittlement of cathodically hydrogen-precharged 304L austenitic stainless steel: Effect of plastic pre-strain // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39. № 25. P. 1390913918.

9. Michler T., San Marchi C., Naumann J., Weber S., Martin M. Hydrogen environment embrittlement of stable austenitic steels // International Journal of Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. № 21. P. 1623116246.

10. Michler T., Naumann J., Hock M., Berreth K., Balogh M.P., Sattler E. Microstructural properties controlling hydrogen environment embrittlement of cold worked 316 type austenitic stainless steels // Materials Science and Engineering A. 2015. Vol. 628. P. 252261.

11. Abraham D.P., Altstetter C.J. The effect of hydrogen on the yield and flow stress of an austenitic stainless steel // Metallurgical and Materials Transactions A. 1995. Vol. 26. № 11. P. 28492858.

12. Abraham D.P., Altstetter C.J. Hydrogen-enhanced localization of plasticity in an austenitic stainless steel // Metallurgical and Materials Transactions A. 1995. Vol. 26. № 11. P. 28592871.

13. Koyama M., Akiyama E., Sawaguchi T., Ogawa K., Kireeva I.V., Chumlyakov Y.I., Tsuzaki K. Hydrogen-assisted quasi-cleavage fracture in a single crystalline type 316 austenitic stainless steel // Corrosion Science. 2013. Vol. 75. P. 345353.

14. Ferreira P.J., Robertson I.M., Birnbaum H.K. Hydrogen effects on the character of dislocations in high-purity aluminium // Acta Materialia. 1999. Vol. 47. № 10. P. 29912998.

15. Birnbaum H.K., Sofronis P. Hydrogen-enhanced localized plasticity–a mechanism for hydrogen-related fracture // Materials Science and Engineering A. 1994. Vol. 176. № 1-2. P. 191202.

16. Robertson I.M. The effect of hydrogen on dislocation dynamics // Engineering Fracture Mechanics. 1999. Vol. 65. № 4. P. 649–673.

17. Sugiyama S., Ohkubo H., Takenaka M., Ohsawa K., Ansari M.I., Tsukuda N., Kuramoto E. The effect of electrical hydrogen charging on the strength of 316 stainless steel // Journal of Nuclear Materials. 2000. Vol. 283-287. Part 2. P. 863867.

18. Бэкофен В. Процессы деформации. Москва: Металлургия, 1977. 288 с.

19. Гаврилюк В.Г., Шиванюк В.Н. Взаимодействие водорода с конструкционными материалами на основе железа // Металловедение и термическая обработка металлов. 2008. № 6. С. 11–15.

20. Chateau J.P., Delafosse D., Magnin T. Numerical simulations of hydrogen-dislocation interactions in fcc stainless steels. Part II: hydrogen effects on crack tip plasticity as a stress corrosion crack // Acta Materialia. 2002. Vol. 50. № 6. P. 1523-1538.


Рецензия

Для цитирования:


Фортуна А.С., Москвина В.А., Майер Г.Г., Мельников Е.В., Астафурова Е.Г. ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ ВОДОРОДОМ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕР РАЗРУШЕНИЯ СТАЛИ Х17Н13М3. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2017;(4):149-155. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-149-155

For citation:


Fortuna A.S., Moskvina V.A., Mayer G.G., Melnikov E.V., Astafurova E.G. THE INFLUENCE OF HYDROGEN CHARGING ON THE MECHANICAL PROPERTIES AND FRACTURE MODE OF Cr17Ni13Mo3 AUSTENITIC STAINLESS STEEL. Science Vector of Togliatti State University . 2017;(4):149-155. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-149-155

Просмотров: 20


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)