Влияние водорода на структуру и свойства высокоуглеродистых сталей и гальваноцинковых покрытий
Диссертация
Для исследований была выбрана закаленная конструкционная рессорно-пружинная сталь 70 с гальваническим цинковым покрытием с блескообразующими добавками по следующим причинам. Во-первых, гетерогенная структура стали при наводороживании способствует созданию градиентов внутренних напряжений и концентраций водорода, что усиливает проявления водородной хрупкости. Во-вторых, при нанесении цинковых… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. 1. Понятие «водородная хрупкость»
- 1. 2. Факторы, влияющие на процесс наводороживания и водородную хрупкость
- 1. 3. Механизмы и модели водородного охрупчивания
- 1. 4. Диагностирование водородной хрупкости
- 1. 5. Борьба с водородной хрупкостью
- 1. 6. Применение свойств водорода в промышленности
Список литературы
- Колачев Б.А. Водородная хрупкость металлов. — М.: Металлургия, 1985.216 с.
- Арчаков Ю.И. Водородная коррозия стали. М.: Металлургия, 1985. 192 с.
- Шаповалов В.И. Влияние водорода на структуру и свойства железоуглеродистых сплавов. -М.: Металлургия, 1982. 232 с.
- Мороз Л.С., Чечулин Б. Б. Водородная хрупкость металлов. М.: Металлургия. 1967. 255 с.
- Кудрявцев В.Н. Механизмы наводороживания стали при электроосаждении кадмиевых и цинковых покрытий // Журнал «ВХО». 1988. № 3. С. 289−296.
- Hardie D., Charles Е.А., Lopez А.Н. Hydrogen embrittlement of high strength pipeline steels // Corrosion Science. 2006. V.48. P.4378−4385.
- Panagopoulos C.N., El-Amoush A.S., Georgarakis K.G. The effect of hydrogen charging on the mechanical behaviour of a-brass // Journal of Alloys and Compounds. 2005. V.392. P.159−164.
- Ефименко Л.А., Сидоренко A.B., Иванова Ю. С., Сарафанова Я. А. Оценка степени водородного охрупчивания низкоуглеродистых сталей // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology. 2004. № 9 (17). P. 22−25.
- Telitchev I.Y., Vinogradov O. Numerical tensile tests of BCC iron crystal with various amounts of hydrogen near the crack tip // Computational Materials Science. 2006. V.36. P.272−280.
- Hardie D., Xu J., Charles E.A., Wei Y. Hydrogen embrittlement of stainless steel overlay materials for hydrogenators // Corrosion Science. 2004. V.46. P.3089−3100.
- Askari A., Das S. Practical numerical analysis of a crack near a weld subjected to primary loading and hydrogen embrittlement // Journal of Materials Processing Technology. 2006. V.173. P. 1−13.
- Zucchi F., Grassi V., Monticelli C., Trabanelli G. Hydrogen embrittlement of duplex stainless steel under cathodic protection in acidic artificial sea water in the presence of sulphide ions // Corrosion Science. 2006. V.48. P.522−530.
- Janot R., Latroche M., Percheron-Guegan A. Development of a hydrogen absorbing layer in the outer shell of high pressure hydrogen tanks // Materials Science and Engineering B. 2005. V.135. P.183−193.
- Мешков H.K., Холодный В. И. Материалы и металлургические технологии энергоустановок на криогенных компонентах // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology. 2004. № 2(10). P. 41−47.
- Komazaki S., Kobayashi K., Misawa T., Fukuzumi T. Environmental embrittlement of automobile spring steels caused by wet-dry cyclic corrosion in sodium chloride solution // Corrosion Science. 2006. V.47. P.2450−2460.
- Чертов В.M. Цинкование одна из причин водородной хрупкости высокопрочной стали // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ. 2005. № 7(27). С. 28−31.
- Bala Srinivasan P., Sharkawy S.W., Dietzel W. Hydrogen assisted stresscracking behaviour of electron beam welded supermartensitic stainless steel weldments // Materials Science and Engineering A. 2004. V.385. P.6−12.
- Hillier E.M.K., Robinson M.J. Hydrogen embrittlement of high strength steel electroplated with zinc-cobalt alloys // Corrosion Science. 2004. V.46. P.715−727.
- Zhang T., Chu W.Y., Gao K.W., Qiao L.J. Study of correlation between hydrogen-induced stress and hydrogen embrittlement // Materials Science and Engineering A. 2003. V.347. P.291−299.
- Ulbricht A. Bohmert J., Uhlemann M., Muller G. Small-angle neutron scattering study on the effect of hydrogen in irradiated reactor pressure vessel steels // Journal of Nuclear Materials. 2005. V. 336. P.90−96.
- Tsay L.W., Hu Y.F., Chen C. Embrittlement of T-200 mar aging steel in a hydrogen sulfide solution // Corrosion Science. 2005. V.47. P.965−976.
- Tsay L.W., Liu Y.C., Lin D.-Y., Young M.C. The use of laser surface-annealed treatment to retard fatigue crack growth of austenitic stainless steel // Materials Science and Engineering A. 2004. V.384. P.177−183.
- Luu W.C., Liu P.W., Wu J.K. Hydrogen transport and degradation of a commercial duplex stainless steel // Corrosion Science. 2002. V.44. P.1783−1791.
- Liu L., Zhai C., Lu C., Ding W., Hirose A., Kobayashi K.F. Study of the effect of 5 phase on hydrogen embrittlement of Inconel 718 by notch tensile tests // Corrosion Science. 2005. V.47. P.355−367.
- Pan C., Chu W.Y., Li Z.B., Liang D.T., Su Y.J., Gao K.W., Qiao L.J. Hydrogen embrittlement induced by atomic hydrogen and hydrogen-inducedmartensites in type 304L stainless steel // Materials Science and Engineering A. 2003. V.351. P.293−298.
- Pan C., Su Y.J., Chu W.Y., Li Z.B., Liang D.T., Qiao L.J. Hydrogen embrittlement of weld metal of austenitic stainless steels // Corrosion Science. 2002. V.44. P. 1983−1993.
- Yokoyama K., Eguchi Т., Asaoka K., Nagumo M. Effect of constituent phase of Ni-Ti shape memory alloy on susceptibility to hydrogen embrittlement // Materials Science and Engineering A. 2004. V.374. P.177−183.
- Liu D., Bai В., Fang H., Zhang W., Gu J., Chang K. Effect of tempering temperature and carbide free bainite on the mechanical characteristics of a high strength low alloy steel // Materials Science and Engineering A. 2004. V.371. P.40−44.
- Чертов B.M. Гусев А. Л. Оперативная оценка водородного охрупчивания высокопрочной стали // Сб. докл. Всерос. Науч.-технич. Конф. «Методы и технические средства оперативной оценки». М.: МЭИ (ТУ). 2002. С. 155−156.
- Гаврилюк В.Г., Шиванюк В. Н. Взаимодействие водорода с конструкционными материалами на основе железа // Металловедение и термическая обработка металлов. 2008. № 6. С. 11−15.
- Ramunni V.P., De Paiva Coelho Т., de Miranda P.E.V. Interaction of hydrogen with the microstructure of low-carbon steel // Materials Science and Engineering. 2006. P.504−514.
- Zhong X., Zhu J., Zhang A. H2-induced environmental embrittlement in ordered and disordered Ni3Fe: An electronic structure approach // Intermetallics. 2007. V.15. P.495−499.
- Wana X.J., Chen Y.X., Chen A.P., Yan S.R. The influence of atomic order on H2-induced environmental embrittlement of Ni3Fe intermetallics // Intermetallics. 2005. V.13. P.454−459.
- Cheng X.Y., Lin G.W., Li H.G. Effect of atomic ordering on the hydrogen-induced environmental embrittlement of Ni4Mo intermetallics // Intermetallics. 2005. V.13. P.289−294.
- Hoelzel M., Danilkin S.A., Ehrenberg H., Toebbens D.M., Udovic T.J., Fuess H., Wipf H. Effects of high-pressure hydrogen charging on the structure of austenitic stainless steels // Materials Science and Engineering A. 2004. V.384. P.255−261.
- Chen Y., Chung Y.-W. The role of hydrogen diffusion and desorption in moisture-induced embrittlement in intermetallics doped with alloying elements // Intermetallics. 2003. V. l 1. P.551−554.
- Gavriljuk V.G., Shivanyuk V.N., Foct J. Diagnostic experimental results on the hydrogen embrittlement of austenitic steels // Acta Materialia. 2003. Y.51. P.1293−1305.
- Takano N., Yokkal Y., Terasaki F. The effect of copper precipitation on hydrogen embrittlement in iron // Materials Science and Engineering A. 2005. № 387−389. P.428−432.
- Chen J.M., Qiu S.Y., Muroga T., Xu Y., Nagasaka T., Chen Y., Deng Y., Xu Z.Y. The hydrogen-induced ductility loss and strengthening of V-base alloys // Journal of Nuclear Materials. 2004. V. 334. P. 143−148.
- Domain C., BessonR., Legris A. Atomic-scale ab initio study of the Zr-H system: II. Interaction of H with plane defects and mechanical properties // Acta Materialia. 2004. V.52. P.1492−1502.
- Liang Y., Sofronis P., Dodds R.H., Jr. Interaction of hydrogen with crack-tip plasticity: effects of constraint on void growth // Materials Science and Engineering A. 2004. V.336. P.397−411.
- Liang Y., Sofronis P., Aravas N. On the effect of hydrogen on plastic instabilities in metals // Acta Materialia. 2003. Y.51. P.2717−2730.
- Gavriljuk V.G., Shivanyuk V.N., Shanina B.D. Change in the electron structure caused by C, N and H atoms in iron and its effect on their interaction with dislocations //Acta Materialia. 2005. V.53. P.5017−5024.
- Chateau J.P., Delafosse D., Magnin T. Numerical simulations of hydrogen-dislocation interactions in fee stainless steels. Part II: hydrogen effects on crack tip plasticity at a stress corrosion crack // Acta Materialia. 2002. V.50. P.1523−1538.
- Barnoush A., Vehoff H. Electrochemical nanoindentation: A new approach to probe hydrogen/deformation interaction // Scripta Materialia. 2006. V.55. P.195−198.
- Simonetti S., Pronsato M.E., Brizuela G., Juan A. The electronic effect of carbon and hydrogen in an (1 1 1) edge dislocation core system in bcc iron // Applied Surface Science. 2003. V.217. P.56−67.
- Wen M., Fukuyama S., Yokogawa K. Atomistic simulations of hydrogen effect on dissociation of screw dislocations in nickel // Scripta Materialia. 2005. Y.52. P.959−962.
- Addach H., Bercot P., Rezrazi M., Wery M. Hydrogen permeation in iron at different temperatures // Materials Letters. 2005. V.59. P.1347−1351.
- Saleh El-Amoush A. An investigation of mechanical degradation of AlMglSiCu aluminum alloy by hydrogen // Journal of Alloys and Compounds. 2007. V.438. P.222−231.
- Siddiqui R.A., Abdullah H.A. Hydrogen embrittlement in 0.31% carbon steel used for petrochemical applications // Journal of Materials Processing Technology. 2005. V.170. P.430135.
- Song R.G., Blawert C., Dietzel W., Atrens A. A study on stress corrosion cracking and hydrogen embrittlement of AZ31 magnesium alloy // Materials Science and Engineering A. 2005. V.399. P.308−317.
- Zakroczymski T., Glowacka A., Swiatnicki W. Effect of hydrogen concentration on the embrittlement of a duplex stainless steel // Corrosion Science. 2005. Y.47. P.1403−1414.
- Perag T.P., Wu J.K. A brief review note on mechanisms of hydrogen entry into metals // Materials Letters 2003. V.57. P.3437−3438.
- Белоглазов С.М. Абсорбция водорода поверхностным слоем и охрупчивание высокопрочных и низкоуглеродистых сталей при электрохимических процессах // Металловедение и термическая обработка металлов. 2008. № 6. С. 15−20.
- Окулов В.В. Цинкование. Техника и технология. /Под редакцией проф. В. Н. Кудрявцева. М.: Глобус, 2008. 252 с.
- Wang М., Akiyama Е., Tsuzaki К. Determination of the critical hydrogen concentration for delayed fracture of high strength steel by constant load test and numerical calculation // Corrosion Science. 2006. V.48. P.2189−2202.
- Yokobori A.T. Jr., Chinda Y., Nemoto Т., Satoh K., Yamada T. The characteristics of hydrogen diffusion and concentration around a crack tip concerned with hydrogen embrittlement // Corrosion Science. 2002. V.44. P.407−424.
- Zielinski A., Domzalicki P. Hydrogen degradation of high-strength low-alloyed steels // Journal of Materials Processing Technology. 2003. V.133. P.230−235.
- Савченков Э.А., ¡-Пашкова JI.B., Манаков H.A. Синергетическая концепция водородной повреждаемости металлов и сплавов (этапы развития и перспективы) // Вестник ОГУ. 2006. № 1 Т. 2. С. 133−137.
- Eliaz N., Banks-Sills L., Ashkenazi D., Eliasi R. Modeling failure of metallic glasses due to hydrogen embrittlement in the absence of external loads // Acta Materialia. 2004. V.52. P.93−105.
- Савченков Э.А. Фрактальный спектр энергий разрушения структур диффузионно-активированной водородом стали // Вестник ОГУ. 2004. № 2. С. 158−162.
- Савченков Э.А. Параметр повреждаемости и кластерный механизм водородной хрупкости стали. // Вестник ОГУ. 2006. № 2. Т. 2. С. 83−86.
- Бовенко В.Н. Основные положения автоколебательной модели предразрушающего состояния твердых тел // ДАН СССР. 1986. Т. 286. № 5. С. 1097−1101.
- Ichitani К., Kuramoto S., Kanno M. Quantitative evaluation of detection efficiency of the hydrogen microprint technique applied to steel // Corrosion Science. 2003. V.45. P.1227−1241.
- Lynch S.P. Progression markings, striations, and crack-arrest markings on fracture surfaces // Materials Science and Engineering A. 2007. № 468−470. P.74−80.
- Wu X., Katada Y. Strain-rate dependence of low cycle fatigue behavior in a simulated BWR environment // Corrosion Science. 2005. V.47. P.1415−1428.
- Wu X.Q., Katada Y. Influence of cyclic strain rate on environmentally assisted cracking behavior of pressure vessel steel in high-temperature water // Materials Science and Engineering A. 2004. V.379. P.58−71.
- Ажогин Ф.Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей / Ажогин Ф. Ф. М.: Металлургия 1974 — 246с.
- Забильский В.В., Ильина С. Г. Влияние водорода на акустическую эмиссию и характеристики трещиностойкости высоковязкой стали // ФММ. 2000. Т.90. № 6. С. 105−107.
- Мерсон Д.Л., Полянский A.M., Полянский В. А., Черняева Е. В. Связь механических характеристик стали 35Г2 с содержанием водорода и параметрами акустической эмиссии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т.74. № 2. С. 57−60.
- Стали и сплавы. Методы определения газов: ГОСТ 17 745–90 Введ. 01.07.91. М., 1990. 12 с.
- Thakur A., R. Raman, S.N. Hydrogen embrittlement studies of aged and retrogressed-reaged Al-Zn-Mg alloys // Materials Chemistry and Physics. 2007. V.101.P.441−447.
- Yokoyama K., Ogawa Т., Asaoka K., Sakai J. Evaluation of hydrogen absorption properties of Ti-0.2 mass% Pd alloy in fluoride solutions // Journal of Alloys and Compounds. 2005. V.400. P.227−233.
- Tsay L.W., Lin H.H., Shiue R.K. Fatigue crack growth behavior of laser-annealed IN 718 alloy in hydrogen // Corrosion Science. 2004. V.46. P.2651−2662.
- Li H., Chen G., Zhang G., Zhang K., Luo G. Characteristics of the interface of a laser-quenched steel substrate and chromium electroplate // Surface & Coatings Technology. 2006. V.201. P.902−907.
- Максимчук В.П., Половников С. П. Водородное растрескивание высокопрочных сталей после нанесения гальванохимических покрытий. -М.: Энергоатомиздат, 2002. 319 с.
- Godoi W., Kuromoto N.K., Guimaraes A.S., Lepienski C.M. Effect of the hydrogen outgassing time on the hardness of austenitic stainless steels welds // Materials Science and Engineering A. 2003. V.354. P.251−256.
- Технология «Левикор». Режим доступа: http://levicor.ru/Ru/Tehnolo giya. aspx.
- Носов B.K., Колачев Б. А. Водородное пластифицирование при горячей деформации титановых сплавов. М.: Металлургия, 1986. — 120 с.
- Ильин A.A., Гольцова M.B. Водородная обработка материалов: исторический аспект и теоретические основы (обзор современного состояния) // Металловедение и термическая обработка металлов. 2008. № 6. С. 3−6.
- Материалы металлические. Метод испытаний на изгиб: ГОСТ 14 019–2003 Введ. 01.09.2004. — М., 2006. — 7 с.
- Электролитическое блестящее цинковое покрытие деталей из черных металлов: ИЗ7.101.0240−2005 Введ. 15.04.2005. — Тольятти., 2005. -19 с.
- Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа: ГОСТ 18 895–97-Введ. 01.01.1998.-М., 2002.- 12 с.
- Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу: ГОСТ 9013–59 —Введ. 01.01.1969.-М., 2001. 10 с.
- Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников: ГОСТ 9450–76 Введ. 01.01.1977. — М., 1993. — 33 с.
- Криштал М.М., Ясников И. С., Полунин В. И., Филатов A.M., Ульяненков А. Г. Сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ в примерах практического применения. М.: Техносфера, 2009. 208 с.
- Писаренко Г. С, Яковлев А. П., Матвеев В. В. Справочник по сопротивлению материалов 2-е изд., перераб. и доп.- Отв. ред. Писаренко Г. С. Киев: Наукова думка, 1988. 736 с.
- Ибатуллин И.Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев //монография / И. Д. Ибатуллин Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008. 387 е.: ил.
- Караванова A.A., Криштал М. М., Еремичев A.A. Кинетика выхода водорода и особенности его распределения в металле основы и в покрытии гальванически оцинкованных стальных изделий // Вектор науки. 2010 № 3 (13). С. 46−50.
- Криштал М.М., Ясников И. С., Еремичев A.A., Караванова A.A. Эффект обратимости структуры и свойств при наводороживании углеродистой стали и механизм влияния водорода на формирование гальваноцинкового покрытия // МиТОМ. 2007. № 10. С. 36−42.
- Криштал М.М., Ясников И. С., Еремичев A.A., Караванова A.A. Влияние водорода на структуру и свойства гальваноцинкового покрытия // Гальванотехника и обработка поверхности. 2008. № 4. С. 30−35.
- ЮЗ.Караванова A.A., Криштал М. М., Еремичев A.A. Механизм образования слоистой структуры цинкового покрытия при гальваническом цинковании стальных изделий в нестационарном режиме // Вектор науки. 2010. № 3(13) С. 87−90.
- Криштал М. М., Еремичев A.A., Караванова A.A., Ибатуллин И. Д. Влияние наводороживания на пластичность поверхностного слоя гальванического цинкового покрытия на стали 70 // Гальванотехника и обработка поверхности. 2010. № 2. С. 37−42.
- Криштал М.М., Караванова A.A., Еремичев A.A., Ясников И. С. Эффект обратимости разложения цементита при наводороживании углеродистой стали // Доклады академии наук, 2009, том 425, № 6, С. 754 756.
- Криштал М.М., Караванова A.A., Еремичев A.A., Ясников И. С. Влияние водорода на структуру и свойства гальванически оцинкованной углеродистой стали и эффект обратимости разложения цементита при ее наводороживании // Материаловедение, 2009. № 9. С 24−29.
- Морозов А.Н. Водород и азот в стали / А. Н. Морозов. М.: Металлургия, 1968. — 283 с.