IMG
54

wodoru, co ułatwia jego przejście do atmosfery. Oprócz temperatury istotny wpływ na kruchość ma szybkość odkształcania stali zawierającej wodór. Kruchość wodorowa znika, gdy szybkość odkształcenia przekracza 10' s^_l. Odkształcanie z szybkością poniżej 10^ s^_l nie ma już wpływu na kruchość stali zawierającej wodór. Kruchość związana z rozpuszczonym wodorem jest największa dla szybkości odkształcania zwykle spotykanych w konwencjonalnych próbach rozciągania (od 10 ² do 10 ³ s”¹). To, że kruchość wodorowa nie występuje przy dynamicznych odkształceniach i w niskich temperaturach, wskazuje na istotną rolę dyfuzji w procesie zmian właściwości plastycznych. Obecnie przyjmuje się, że istnieją dwie drogi transportu wodoru:

1)    międzywęzłowy transport jonów wodorowych (na przykład protonów),

2)    przemieszczanie się grupy atomów wodoru lub jonów jako „atmosfery” połączonej z przemieszczającymi się dyslokacjami w pobliżu frontu pęknięcia.

Przy dynamicznym odkształcaniu dyfuzja wodoru jest zbyt wolna w stosunku do szybkości przemieszczania się dyslokacji, wodór ich nie blokuje, a zatem nie wpływa na kruchość. Podobnie w niskich temperaturach szybkość dyfuzji jest zbyt mała, aby dyfundujący wodór blokował ruch dyslokacji. Można więc przyjąć, że kruchość wodorowa jest ściśle związana z szybkością jego dyfuzji.

Stopień kruchości wodorowej w stali jest w dużym stopniu zależny od mikrostruktury. Ogólnie mówiąc, mikrostruktura powstała przez przemianę austenitu w wysokich temperaturach przy wolniejszym chłodzeniu jest mniej wrażliwa na pękanie niż struktura powstała podczas przemiany znacznie odbiegającej od stanu równowagi. Na przykład nieodpuszczony martenzyt traci prawie całą swoją ograniczoną ciągliwość w obecności wodom, podczas gdy płytkowy perlit traci około 40% swojej ciągliwości, a perlit z cementytem sferoidalnym traci mniej niż 30% swojej ciągliwości. Bainit jest również bardzo podatny na kruchość wodorową. Wodór tworzy z żelazem roztwór stały międzywęzłowy. W roztworze może on występować jako jon wodorowy albo proton z pojedynczym dodatnim ładunkiem lub jako atom. Rzeczywista forma, jaką przybierze rozpuszczony wodór, zależy od wielkości energii błędu ułożenia. W wakancjach i liniach dyslokacji wodór prawdopodobnie istnieje w zjonizowanej formie jako proton. W skupiskach dyslokacji i na granicach ziaren małego kąta wodór najczęściej występuje jako wodór atomowy (H), natomiast w pustkach, w pęknięciach i w porach jako wodór dwuatomowy (H, cząsteczkowy) w postaci gazu [21].

4.6.3. Pękanie wodorowe

Pęknięcia w złączach spawanych, przy których tworzeniu istotną rolę odgrywa wodór, nazywamy pęknięciami wodorowymi lub pęknięciami pod ściegiem. Przykład pęknięć pod ściegiem pokazano na rysunku 4.43. Nazwa „pęknięcie pod ściegiem” wiąże się z ich usytuowaniem w złączu spawanym oraz z dyfuzją wodoru ze spoiny do materiału rodzimego (SWC).

Pękanie pod ściegiem zachodzi z reguły w strefie wpływu ciepła blisko linii wtopienia w kierunku wzdłużnym w stosunku do linii spoiny i w płaszczyźnie w przybliżeniu równoległej do strefy wtopienia.

164