Исследование природы квазискола, связанного с водородным охрупчиванием, методами фрактографии и наблюдения боковых поверхностностей

Несмотря на очевидные существенные успехи в понимании явления водородного охрупчивания (ВО), многие важные аспекты этого широко распространенного явления остаются предметом дискуссий. В частности, были высказаны удивительно разные мнения о природе разрушения, вызванного водородом, в результате которого в низкоуглеродистых сталях происходит образование поверхностей разрушения характерного вида – квазискола. В качестве основных теорий ВО рассматриваются две противоречивые группы: модели, согласно которым водород способствует хрупкому разрушению, и модели, согласно которым водород способствует локализации пластичного течения. Настоящее исследование направлено на получение качественно лучших представлений о механизме ВО путем детального исследования пути квазискола с помощью микроскопических наблюдений боковых поверхностей и поверхностей разрушения отожженной низкоуглеродистой стали, которая была испытана на растяжение после наводороживания и непосредственно в процессе наводороживания. При помощи сканирующей электронной микроскопии, конфокальной лазерной сканирующей микроскопии и дифракции обратного рассеяния электронов, было обнаружено, что in-situ наводороживание больше подходит для исследования ВО с помощью наблюдений на боковой поверхности, поскольку еще на ранней стадии нагружения на ней инициируется водородные трещины, а процессы вязкого разрушения подавляются. В противоположность этому, ВО после предварительного наводороживания происходит в основном внутри материала. В этом случае процессы связанные ВО и вязким разрушением перекрываются, что затрудняет выявление особенностей каждого из них по отдельности путем исследования боковой поверхности образца. Установлено, что путь образования вторичных трещин квазискола в наводороженном образце преимущественно определяется распределением локальных напряжений. Это справедливо даже в масштабе отдельного зерна. Найдены и объяснены большие отклонения траекторий трещин квазискола от конкретных кристаллографических плоскостей. Установлено, что в вершинах трещин наблюдаются нано-поры. Таким образом, сделан вывод о том, что слияние нано-пор является неотъемлемой частью механизма формирования поверхности квазискола при ВО.