Лабораторная работа № 8 Флокены в сталях
В процессе выплавки стали или при обработке в твердом состоянии в области высоких температур сталь насыщается водородом. По мере снижения температуры, водород, из-за снижения растворимости его в металле, выделяется, и в идеале должен «выйти» из металла на поверхность. Однако если изделие крупное в сечении, а скорость охлаждения достаточно большая, то в интервале температур 200°С – 20°С может произойти водородное охрупчивание. При этом образуются флокены, которые представляют собой пустоты линзовидной формы с острыми краями и являются местами зарождения трещин, возникающих под действием внешних нагрузок.
|
|
Рис. 8.1. Проникновение водорода в сталь при наличии пор и включений. В различного рода пустотах в структуре стали скапливается водород, развивается большое давление и благодаря этому создаются весьма высокие напряжения: 1-поры; 2-включения. |
Рис. 8.2. Схема образования в сталях излома, обусловленного водородным охрупчиванием: 1-поверхность излома; 2-пластическая деформация волосовины; 3-микропоры; 4-шлифованная поверхность (толстые линии – границы зерен, тонкие – границы мартенситных пакетов. |
В изломе флокены имеют блестящую серебристую поверхность. Чтобы предотвратить образование флокенов необходимо:
- проводить все необходимые технологические операции в атмосфере, не содержащей водород.
- проходить опасный интервал температур как можно медленнее.
Ниже представлены фото изломов (макроструктуры) с флокенами (Рис. 8.3).
а |
б |
в |
г |
д |
Рис. 8.3. Флокены в изломе литой стали: а- единичные флокены на фоне волокнистого излома; б- цепочка флокенов на фоне волокнистого излома; в- кольцо из флокенов; г- сплошное поражение площади излома флокенами; д- флокены с отпечатками дендритов. |
Для выявления флокенов в деформированном металле не применяют ультразвуковой контроль.
Причины образования: ускоренное охлаждение отливок или заготовок после горячей деформации при температурах ниже 300°С.
Образованию флокенов способствуют:
- повышенное содержание водорода (более 20-25см3 на 100 г металла);
- повышенная концентрация легирующих элементов (особенно С, Мо, Ni, Si, W, B, Cr, Mn), приводящая к повышенной химической неоднородности и образованию нитридов, оксидов и карбидов, а также различных сложных включений. Зона металла с повышенным содержанием ликватов и легирующих элементов служат ловушками – накопителями водорода;
- повышенное содержание неметаллических включений;
- различные виды деформации, оказывающие влияние на ход диффузионных процессов.