Материал: Колачев, Б. А. Механические свойства титана и его сплавов

нпи с результатами других отечественных и зарубежных работ приводит к выводу о том, что в титане и его спла­ вах остальные пять видов водородной хрупкости вполне могут иметь место.

Г И Д Р И Д Н А Я Х Р У П К О С Т Ь

( Х Р У П К О С Т Ь Т Р Е Т Ь Е Г О В И Д А )

Гидридная хрупкость наблюдается в металлах, по­ глощающих водород по экзотермической реакции и об­

правило, больше обычно встречающихся в них концент­ раций водорода. С понижением температуры раствори­ мость гидридов уменьшается и при комнатной темпера­ туре становится ничтожно малой. Так, предельная рас­ творимость водорода при комнатной температуре составляет для титана 0,002% (по массе). Поскольку растворимость водорода в титане при комнатной темпе­ ратуре ничтожно мала, то в нем при весьма малых кон­ центрациях водорода образуются вторичные выделения гидрида (рис. 135).

При медленном охлаждении гидриды, как правило, выделяются в виде тонких пластинок, а при закалке — в виде высокодисперсных частиц. Пластинчатые выделе­ ния гидридной фазы часто образуются вдоль плоскостей скольжения и двойникования, хотя встречаются иные ориентации гидридов по отношению к матрице. В титане и а-титановых сплавах [320] гидриды выделяются пре­

имущественно вдоль плоскостей систем {1010} и {1011}, являющихся преимущественными плоскостями скольже­ ния при комнатной температуре.

Выделение гидридов приводит к гидридной хрупко­ сти металлов, для которой характерны следующие осо­ бенности:

1) гидридные выделения в широком интервале кон­ центраций водорода не влияют на прочностные и пла­ стические свойства металлов при проведении испытаний со скоростями перемещения траверс разрывной машины, меньшими 10—20 мм/мин; иначе говоря, хрупкое разру­ шение не появляется при проведении испытаний на рас­ тяжение в стандартных условиях, принятых в производ­ ственной практике;

2) склонность к гидридному охрупчиванию возраста­

300

Диусом в основании надреза 5; 2 и 0,5 мм. Полученные

вработе данные показывают, что с увеличением остроты надреза температура перехода от пластичного состояния

вхрупкое повышается. Решающая роль гидридов в раз­ витии водородной хрупкости титана подтверждается тем,

личия в них упругих и пластических свойств. При дефор­

жениями, которые имеются у концов гидридных выделе­ ний из-за большого удельного объема гидридов по срав­ нению с основным металлом.

При обсуждении гидридной хрупкости особые за­ труднения вызывает то обстоятельство, что гидриды рез­ ко снижают ударную вязкость при ничтожно малых кон­ центрациях водорода и в то же время не оказывают существенного влияния на свойства при испытаниях на растяжение в стандартных условиях. Л. С. Мороз и др. [2] объясняют эту особенность тем, что гидриды облада­

302

ют некоторой пластичностью и при малых скоростях деформации пластически деформируются, не приводя к образованию трещин.

Проведенные Н. Я- Гусельниковым1 исследования показали, что гидриды титана действительно изменяют свою форму при малых скоростях нагружения образцов, в результате чего в устье надреза, образованного пла­ стинкой гидрида, успевает происходить пластическая деформация, снимающая концентрацию напряжений. Биверс и Эдмонд [322] также отмечают, что пластины гидрида в титане обладают пластичностью.

При большой скорости деформации пластическая деформация в устье надреза, образованного гидридной пластинкой, не успевает пройти и гидридная пластинка начинает действовать как эффективный концентратор напряжений. Напряжение в голове гидридной пластинки резко повышается и от нее начинает расти трещина. Когда трещина достигает гриффитсовых размеров, она быстро распространяется до какого-либо барьера, обыч­

образцов в экспериментах Н. Я. Гусельникова.

Форма и характер распределения гидридов в металле оказывают весьма существенное влияние на пластиче­ ские свойства. В работе [6] показано, что длительный отжиг титана, насыщенного водородом, при температуре 423 К переводит выделения гидрида титана в более ком­ пактную форму, в результате чего повышается ударная вязкость. Тонкие пластинчатые выделения гидридов ти­ тана, наоборот, создают значительно большие концент­ рации напряжений при растяжении, особенно при прове­ дении испытаний с большими скоростями деформации.

Гидридная хрупкость развивается в наиболее резкой форме, когда гидриды или образуют непрерывную сетку выделений по границам зерен, или пронизывают зерна от одной их границы до другой. Когда гидриды пронизы­ вают все зерно, зависимость разрушающих напряжений 0Р от линейных размеров зерна d можно описать урав­ нением Петча—Стро (9).

В этом случае величина ар, характеризующая напря­ жения разрушения по поверхности раздела гидрид—ти­

1 Г у с е л ь н и к о в Н. Я. Уточнение механизма водородной хруп­ кости титана и его сплавов. Автореф. канд. дис. М., 1966.

3 0 3