Влияние прочностных свойств на акустическую эмиссию охрупченной водородом малоуглеродистой стали

Водородное охрупчивание (ВО) сталей и других сплавов является давней научной и инженерной проблемой, с которой связаны внезапные преждевременные выходы из строя промышленных объектов. Несмотря на то, что ранее было предложено несколько механизмов водородного охрупчивания, до сих пор нет общепринятого мнения о точной роли водорода в этом процессе или о надежном способе распознавания его рабочего механизма. Целью настоящей статьи является продемонстрировать, что метод акустической эмиссии (АЭ) является перспективным инструментом для исследования механизмов ВО и различений между ними. Эксперименты проводились с использованием низколегированной стали марки 09Г2С в двух состояниях: низкой прочности (в состоянии поставки) и высокой прочности – после интенсивной пластической деформации с помощью равноканального углового прессования (РКУП)). Образцы обоих видов испытывали на растяжение до и после насыщения водородом, а также после удаления диффузионно подвижного водорода для оценки наличия трещин, инициированных водородом (ТИВ). Установлено, что ТИВ, которые образуются во время насыщения водородом, не влияют на механические свойства, топологию поверхности разрушения и поведение АЭ как в образцах в состоянии поставки, так и в состоянии после РКУП, при условии, что диффузионно подвижный водород удаляется из стали. Были обнаружены два разных типа ВО. Первый работал в низкопрочной стали в состоянии поставки: он вызывал слабую АЭ и характеризовался образованием дефектов типа «рыбий глаз» с морфологией квазискола. Второй тип ВО наблюдался в высокопрочной стали после РКУП: он генерировал высокоэнергетические сигналы АЭ и характеризовался формированием смешанной морфологии отрыва / расщепления на поверхности трещины. Полученные результаты обсуждаются и поясняются с точки зрения известных механизмов ВО, включая облегчение пластического течения в локальной области в присутствии водорода, повышение водородной декогезии и другие.