Низководородный отжиг

Отжиг с низким содержанием водорода , широко известный как «обжиг», представляет собой термическую обработку в металлургии с целью уменьшения или удаления водорода из материала с целью предотвращения водородного охрупчивания . Водородное охрупчивание — это водородное растрескивание металлов, особенно стали, которое приводит к ухудшению механических свойств, таких как пластичность, пластичность и вязкость разрушения при низкой температуре. Отжиг с низким содержанием водорода называется процессом снятия хрупкости. Отжиг с низким содержанием водорода является эффективным методом по сравнению с альтернативами, такими как гальваническое покрытие материала цинком, чтобы создать барьер для проникновения водорода, что приводит к дефектам покрытия. ^[1]

Основной механизм водородного охрупчивания поверхности отличается от механизма проникновения водорода в объем твердого тела. Исследования показали, что отжиг при 200 °C ослабляет водородное охрупчивание, вызванное внутренним водородом, но мало влияет на поглощенный поверхностью водород. При 200 °C атомы водорода могут диффундировать из железа и частично нержавеющей стали, и это минимальная температура, необходимая для процесса. ^[2] Точный механизм или его последствия не до конца понятны, поскольку также предполагается, что 200 ° C позволяет устранить вакансии в твердом теле, что также может повлиять на его механические свойства.

Описание процесса

Материал выдерживают в печи водородного отжига в течение нескольких часов при температуре от 200 до 300 °C. Заключенные атомы водорода , известные своим водородным охрупчиванием. ^[3] удаляются выпотом . Этот метод преимущественно используется сразу после сварки, нанесения покрытия или цинкования деталей.

Влияние на механические свойства

Чжоу и др. показано сравнение кривых растяжения неотожженной трубопроводной стали Х80 и образцов, отожженных при 200 °С в течение 12 часов. ^[4] Кривая растяжения-деформации существенно меняется. Явления текучести проявились на кривой растяжения после отжига. Это можно объяснить следующим образом. При 200 °C атомы углерода обладают достаточной энергией для диффундирования в межузельные места дислокаций, образующих атмосферу Коттрелла. Это закрепляет дислокации на месте и снижает плотность подвижных дислокаций. В неотожженных образцах большая плотность подвижных дислокаций активируется и текучесть не возникает, поскольку не происходит резкого изменения плотности дислокаций. Предел текучести увеличился примерно на 10%, а удлинение уменьшилось примерно на 20%. Наконец, основываясь на условиях испытаний, можно сделать вывод, что отжиг при 200 °C уменьшает внутреннее водородное охрупчивание, но неэффективен в отношении восприимчивости к водородному охрупчиванию, вызванной абсорбированным на поверхности водородом.

Влияние на решетку

Тип дефектов решетки связан с энергией активации выделения захваченного водорода. Атомы водорода могут выходить из дефектов и перемещаться в междоузлия решетки. Диффузия между такими типами сайтов может достичь динамического равновесия. ^[5]

См. также

Ссылки

^ Фигероа, Д.; Робинсон, MJ (1 апреля 2008 г.). «Влияние защитных покрытий на водородное охрупчивание и повторное охрупчивание сверхвысокопрочных сталей» . Коррозионная наука . 50 (4): 1066–1079. дои : 10.1016/j.corsci.2007.11.023 . ISSN 0010-938X .
^ Такай, К.; Шода, Х.; Сузуки, Х.; Нагумо, М. (1 октября 2008 г.). «Дефекты решетки, доминирующие в водородном разрушении металлов» . Акта Материалия . 56 (18): 5158–5167. Бибкод : 2008AcMat..56.5158T . дои : 10.1016/j.actamat.2008.06.031 . ISSN 1359-6454 .
^ Колачев, Б.А.; Кондрашова, Н.Н.; Скольцов В.Н.; Дроздов, П.Д. (1996). «Влияние температуры на склонность сплава ВТ6ч к водородному охрупчиванию» . Металловедение и термическая обработка . 38 (12): 531–535. Бибкод : 1996MSHT...38..531K . дои : 10.1007/BF01154084 . S2CID 137332245 .
^ Чжоу, Чэншуан (2019). «Влияние внутреннего водорода и поверхностно-абсорбированного водорода на водородное охрупчивание трубопроводной стали X80» . Международный журнал водородной энергетики . 44 (40): 22547–22558. doi : 10.1016/j.ijhydene.2019.04.239 . S2CID 181515850 .
^ Лю, Цянь; Атренс, Андрей (01 июля 2015 г.). «Обратимое улавливание водорода в стали средней прочности 3,5NiCrMoV» . Коррозионная наука . 96 : 112–120. дои : 10.1016/j.corsci.2015.04.011 . ISSN 0010-938X .

[1] Фигероа, Д.; Робинсон, MJ (1 апреля 2008 г.). «Влияние защитных покрытий на водородное охрупчивание и повторное охрупчивание сверхвысокопрочных сталей» . Коррозионная наука . 50 (4): 1066–1079. дои : 10.1016/j.corsci.2007.11.023 . ISSN 0010-938X .

[2] Такай, К.; Шода, Х.; Сузуки, Х.; Нагумо, М. (1 октября 2008 г.). «Дефекты решетки, доминирующие в водородном разрушении металлов» . Акта Материалия . 56 (18): 5158–5167. Бибкод : 2008AcMat..56.5158T . дои : 10.1016/j.actamat.2008.06.031 . ISSN 1359-6454 .

[3] Колачев, Б.А.; Кондрашова, Н.Н.; Скольцов В.Н.; Дроздов, П.Д. (1996). «Влияние температуры на склонность сплава ВТ6ч к водородному охрупчиванию» . Металловедение и термическая обработка . 38 (12): 531–535. Бибкод : 1996MSHT...38..531K . дои : 10.1007/BF01154084 . S2CID 137332245 .

[4] Чжоу, Чэншуан (2019). «Влияние внутреннего водорода и поверхностно-абсорбированного водорода на водородное охрупчивание трубопроводной стали X80» . Международный журнал водородной энергетики . 44 (40): 22547–22558. doi : 10.1016/j.ijhydene.2019.04.239 . S2CID 181515850 .

[5] Лю, Цянь; Атренс, Андрей (01 июля 2015 г.). «Обратимое улавливание водорода в стали средней прочности 3,5NiCrMoV» . Коррозионная наука . 96 : 112–120. дои : 10.1016/j.corsci.2015.04.011 . ISSN 0010-938X .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]