МЕТАЛЛУРГИЯ
Войти на сайт | Регистрация
УДК 669.14:669.788 + 669.112.227.322
Возможности захвата атомов водорода в сталях межфазными границами феррит / цементит. 1. Кристаллогеометрический анализ
Окишев Константин Юрьевич, канд. физ.-мат. наук, Южно-Уральский государственный университет, okishev@physmet.susu.ac.ru
Мирзаев Джалал Аминулович, д-р физ.-мат. наук, Южно-Уральский государственный университет, mirzayev@physmet.susu.ac.ru
Верховых Анастасия Владимировна, Южно-Уральский государственный университет, ursaeva@physics.susu.ac.ru
Аннотация
Проведен простой кристаллогеометрический анализ сопряжения решеток феррита и цементита на когерентной межфазной границе с ориентационными соотношениями Багаряцкого. Наилучшее сопряжение решеток обеспечивается, когда на границе находится плоскость (101)Ц, состоящая из атомов железа в S-позициях. При сохранении неизменных положений атомов в обеих решетках часть тетраэдрических пор решетки феррита вблизи границы искажается, и их радиус увеличивается в 1,5 раза. Сделано предположение, что такие искаженные тетраэдрические поры могут выступать в роли мест захвата атомов водорода. Их поверхностная плотность составляет 6,6•1014 см–2. Строение границы и возможные позиции захвата водорода в дальнейшем должны быть уточнены при помощи первопринципного моделирования.
Ключевые слова
перлит, феррит, цементит, межфазная граница, водород, захват водорода, ориентационные соотношения Багаряцкого
Литература
1. Штремель, М.А. Прочность сплавов. Ч. II. Деформация / М.А. Штремель. – М.: МИСиС, 1997. – 528 с.
2. Tateyama, Y. Stability and clusterization of hydrogen-vacancy complexes in a-Fe: An ab initio study / Y. Tateyama, T. Ohno // Phys. Rev. B. – 2003. – Vol. 67. – 174105.
3. Counts, W.A. First-principles energetics of hydrogen traps in a-Fe: Point defects / W.A. Counts, C. Wolverton, R. Gibala // Acta Mat. – 2010. – Vol. 58, no. 14. – P. 4730–4741.
4. Морозов, А.Н. Водород и азот в стали / А.Н. Морозов. – М.: Металлургия, 1968. – 284 с.
5. Гельд, П.В. Водород в металлах и сплавах / П.В. Гельд, Р.А. Рябов. – М.: Металлургия, 1974. – 272 с.
6. Шаповалов, В.И. Флокены и контроль водорода в стали / В.И. Шаповалов, В.В. Трофименко. – М.: Металлургия,1987. – 161 с.
7. Касаткин, Г.Н. Водород в конструкционных сталях / Г.Н. Касаткин. – М.: Интермет инжиниринг, 2003. – 336 с.
8. Колачев, Б.А. Водородная хрупкость металлов / Б.А. Колачев. – М.: Металлургия, 1985. – 218 с.
9. Hirth, J.P. Effects of hydrogen on the properties of iron and steel / J.P. Hirth // Met. Trans. – 1980. – Vol. 11A, no. 6. – P. 861–890.
10. Bernstein, I.M. The role of traps in the microstructural control of hydrogen embrittlement of steels / I.M. Bernstein, G.M. Pressouyre // Hydrogen degradation of ferrous alloys / ed. by R.A. Oriani, J.P. Hirth and M. Śmiałowski. – Park Ridge, N.J.: Noyes Publications, 1985. – P. 641–685.
11. Склюев, П.В. Флокеночувствительность теплостойких сталей для прессового и штампового инструмента / П.В. Склюев, Е.В. Перцовская // МиТОМ. – 1970. – № 3. – С. 68–70.
12. Grabke, H.J. Absorption and Diffusion of Hydrogen in Steels / H.J. Grabke, E. Riecke // Materiali in Tehnologije. – 2000. – Vol. 34, no. 6. – P. 331–343.
13. Lee, J.L. Hydrogen Trapping in AISI 4340 Steel / J.L. Lee, J.Y. Lee // Metal Science. – 1983. – Vol. 17, no. 9. – P. 426–432.
14. Einflüsse von Mo, V, Nb, Ti, Zr und deren Karbiden auf die Korrosion und Wasserstoffaufnahme des Eisens in Schwefelsäure / E. Riecke, B. Johnen, H. Liesgang et al. // Werkstoffe und Korrosion. – 1988. – Jg. 39, Nr. 11. – S. 525–533.
15. Wei, F.G. Precise Determination of the Activation Energy for Desorption of Hydrogen in Two Ti-Added Steels by a Single Thermal-Desorption Spectrum / F.G. Wei, T. Hara, K. Tsuzaki // Met. and Mat. Trans. – 2004. – Vol. 35B, no. 3. – P. 587–597.
16. Гардин, А.И. Электронная микроскопия стали / А.И. Гардин. – М.: Металлургиздат, 1954. – 234 с.
17. Тушинский, Л.И. Структура перлита и конструктивная прочность стали / Л.И. Тушинский, А.А. Батаев, Л.Б. Тихомирова. – Новосибирск: ВО «Наука», 1993. – 280 с.
18. Курдюмов, Г.В. Превращения в железе и стали / Г.В. Курдюмов, Л.М. Утевский, Р.И. Энтин. – М.: Наука, 1977. – 240 с.
19. Перлит в углеродистых сталях / В.М. Счастливцев, Д.А. Мирзаев, И.Л. Яковлева и др. – Екатеринбург: УрО РАН, 2006. – 312 с.
20. Счастливцев, В.М. Структура термически обработанной стали / В.М. Счастливцев, Д.А. Мирзаев, И.Л. Яковлева. – М.: Металлургия, 1994. – 288 с.
21. Andrews, K.W. The structure of cementite and its relation to ferrite / K.W. Andrews // Acta Met. – 1963. – Vol. 11, no. 8. – P. 939–946.
22. Fasiska, E.J. On the cementite structure / E.J. Fasiska, G.A. Jeffrey // Acta Cryst. – 1965. – Vol. 19. – Pt. 3. – P. 463–471.
Источник
Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». - 2013. - Том 13, №2. – C. 95-102.