student
студент
graduate student, engineer
магистрант, инженер
PhD (Physics and Mathematics), junior researcher
кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник
junior researcher
младший научный сотрудник
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Associate Professor, leading researcher
доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник
The corrosion-resistant austenitic stainless steels have a prospect of practical use when producing the containers for hydrogen storage and transportation. Despite the high corrosive characteristics, the chromium-nickel steels have the propensity to hydrogen embrittlement. In particular, this effect is peculiar for steels with low stacking-fault energy, which have the tendency to strain-induced phase transformations. But hydrogen embrittlement is observed in stable steels as well. To determine the influence of hydrogen charging on mechanical properties and fracture mode of commercial stable austenitic Cr17Ni13Mo3 steel, the uniaxial static tensile tests have been conducted at room temperature using the hydrogen-charged (electrochemically saturated in the sulfuric acid aqua solution) specimens. The microstructure of the side surfaces and the fracture character were studied by scanning electron microscopy. The results of the mechanical tests, the microrelief of the side surfaces and fracture surfaces of hydrogen-charged specimens were compared with the results of the same tests for hydrogen-free specimens. Hydrogen-charging does not affect significantly the mechanical properties of steel under the study as well as the pattern of plastic flow. The values of yield offset, tensile strength at break, the elongation and the strain-hardening coefficient remain unchanged after the hydrogen charging. The retention of plastic properties under the hydrogen charging is caused by the presence of two competing processes. On the one hand, a hydrogen-saturated layer is developed on the side-surfaces of specimens after the electrochemical treatment, which leads to the brittle cracks formation on the surface (leads to the embrittlement). On the other hand, the hydrogen charging promotes the micro-localization of shear in one system, contributes to an increase in the planarity of the dislocation structure, and, as a consequence, raises the plasticity in the central part of the samples where the concentration of hydrogen is lower than on the side surfaces, and the hydrogen transfer is carried out by the crystal structure defects during the process of tension (leads to the plasticization).
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).