Page 49 - Дисертація ГРЕДІЛЬ_ФМІ

49
кДж/моль [49], тріщиноподібних дефектів – >200 кДж/моль [50]. Водночас

енергія зв’язку дислокацій становить в середньому 20,2 кДж/моль [49]. Ці

дані загалом узгоджуються з обширним дослідженням [50].
Вважають, що саме оборотні пастки водню відіграють головну роль у

підвищеній схильності до водневого розтріскування [25, 51, 52], тоді як

водень, міцно зв’язаний в необоротних пастках, менше впливає на механічні

характеристики матеріалу [46, 53].

1.1.4 Механізми водневого окрихчення

Воднем посилена декогезія (Hydrogen-enhanced decohesion, HEDE).

Цей механізм передбачає зниження воднем сили міжатомних зв’язків, що

порушує когезивну міцність уздовж граткових площин та меж зерен [54].

Збільшення міжатомних сил відштовхування і зменшення таким чином

міцності атомного зв’язку пов’язали [28] з переносом заряду між атомом

водню та атомом металу. Зокрема, у випадку сталі електрон водневого атома

зміщується у бік незаповненої 3d-оболонки атомів заліза. Слід зазначити, що

розчинність водню у металах є переважно низька (за винятком паладію та

деяких інших) і тому недостатня для створення відчутного декогезійного

впливу, якщо вважати, що водень рівномірно розподілений у мікроструктурі

[55, 56]. Наприклад, рівноважна концентрація граткового водню у залізі за

кімнатної температури та тиску водню 1 атм становить лише 2×10 в
–8
атомному співвідношенні [33]. Однак досягнення високої концентрації

водню в таких металах можливе внаслідок дії гідростатичних напружень

[57], зокрема, в околі вершини тріщини, на межах зерен та межах між

матрицею та включеннями (рис. 1.3). Можливі місця накопичення водню в

сталі від нано- до мікрорівня ілюструє рис. 1.2.

У місцях накопичення водню зменшується поверхнева енергія

матеріалу через зниження його когезійної міцності, руйнівні напруження

також зменшуються, провокуючи крихке руйнування за напружень, нижчих