Фундаментальное различие между истинным сколом и водородо-ассистированным квазисколом в ферритных материалах, выявленное с помощью многомасштабного количественного исследования излома и боковой поверхности

DOI: 10.1016/j.msea.2021.141826

Авторы: Евгений Мерсон, Павел Мягких, Виталий Полуянов, Максим Дорогов, Дмитрий Мерсон, Алексей Виноградов

Журнал: Materials Science and Engineering A

Дата публикации: июль 2021 года

Квартиль: Q1

База Данных: Web of Science, Scopus

Область исследования: Материаловедение

Аннотация:

Поверхности разрушения и трещины в технически чистом железе, сплаве Fe-2,5%Si и в низкоуглеродистой стали марки S235JR, образованные в результате водородо-ассистированного квазискола (КС), а также путём истинного скола (ИС), изучались и сравнивались на различных масштабных уровнях с применением количественного и качественного исследования изломов и боковых поверхностей. Поверхности разрушения смешанного типа были получены с помощью двухэтапных методов механических испытаний, включающих растяжение образцов со сквозными надрезами при наводороживании in situ с последующим быстрым разрушением в жидком азоте. Исследования боковой поверхности и изломов, включая количественный анализ фасеток, проводились с помощью сканирующей электронной микроскопии, конфокальной лазерной сканирующей микроскопии и дифракции обратно-рассеянных электронов. Установлено, что поверхности разрушения КС и ИС демонстрируют принципиально разные морфологические и топологические особенности во всех исследованных материалах. Также установлено, что в зависимости от материала средний угол разориентировки между фасетками КС – в 1,5–2 раза меньше, чем у фасеток ИС. Таким образом, сделан вывод о том, что кристаллографическая ориентация граней КС в целом отличается от ИС. Благодаря этой особенности, путь водородо-ассистированного КС через микроструктуру всех исследованных материалов характеризуется значительно меньшим пространственным отклонением от макроплоскости излома в масштабе, сопоставимом или превышающим размер нескольких фасеток. И наоборот, в масштабе отдельной фасетки путь КС искривлен в большей степени, чем путь трещины ИС. Было установлено, что на это фундаментальное различие между трещинами КС и трещинами ИС не оказывает существенного влияния химический состав ферритных сплавов.