Математична модель визначення концентрації водню, за якої відбувається зміна механізму деформування

О. Є. Андрейків, Н. Т. Гембара

Анотація


Запропоновано математичну модель дифузії водню в полікристалічному тілі з урахуванням неоднорідності параметрів дифузії та розчинності водню в тілі зерна та в межах зерна у тривимірній постановці. Отриманий розв’язок апробовано для бікристала заліза. Показано, що модель зернограничної дифузії водню дозволяє визначити деяке характеристичне значення концентрації водню, за якого відбувається зміна деформування.

Ключові слова


концентрація водню, зерногранична дифузія водню, пластифікація, окрихчення

Посилання


Андрейків О. Є., Гембара О. В. Механіка руйнування та довговічність металевих матеріалів у водневомісних середовищах. – Київ: Наук. думка, 2007. – 344 с.

Гембара О. В., Чепіль О. Я., Гембара Н. Т. Вплив параметрів дискретизації на точність числового розв’язку тривимірної задачі дифузії водню // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2016. – 52, № 2. – C. 119–123. Те саме: Hembara O. V., Chepil’ O. Ya., Hembara N. T. Influence of the parameters of discretization on the accuracy of numerical solution of the threedimensional problem of hydrogen diffusion // Mater. Sci. – 2016. – 52, № 2. – Р. 280–286. – https://doi.org/10.1007/s11003-016-9955-8

Дмитрах І. М., Лещак Р. Л., Сиротюк А. М., Лутицький О. Л. Вплив об’ємної концентрації водню в металі на особливості деформування низьколегованої трубопровідної сталі // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2014. – 50, № 2. – C. 16–23. Те саме: Dmytrakh І. M., Leshchak R. L., Syrotyuk A. M., Lutyts’kyi О. L. Influence of the bulk concentration of hydrogen in the metal on the specific features of deformation of low-alloy pipe steel // Mater. Sci. – 2014. – 50, No. 2. – P. 170–178. – https://doi.org/10.1007/s11003-014-9706-7

Карпенко Г. В., Крипякевич Р. И. Влияние водорода на свойства стали. – Москва: Металлургиздат, 1962. – 198 с.

Осташ О. П., Витвицький В. І. Двоїстість дії водню на механічну поведінку сталей і структурна оптимізація їх водневотривкості // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2011. – 47, № 4. – C. 5–19. Те саме: Ostash O. P., Vytvyts’kyi V. I. Duality of the action of hydrogen on the mechanical behavior of steels and structural optimization of their hydrogen resistance // Mater Sci. – 2012. – 47, No. 4. – P. 421–437. – https://doi.org/10.1007/s11003-012-9413-1

Панасюк В. В., Дмитрах І. М. Міцність конструкційних металів у водневовмісних середовищах // Фізико-механічний інститут: поступ і здобутки (До 60-річчя з часу заснування) / Під ред. В. В. Панасюка. – Львів: Сполом, 2011. – С. 101–120.

Райченко А. И. Математическая теория диффузии в приложениях. – Киев: Наук. думка, 1981. – 396 с.

Ткачов В. І. Механізм оборотного впливу водню на механічні властивості сталі // Фіз.- хім. механіка матеріалів. – 1999. – 35, № 4. – С. 29–37. Те саме: Tkachov V. I. Mechanism of reversible effect of hydrogen on mechanical properties of steel // Mater. Sci. – 1999. – 35, No. 4. – P. 477–484. – https://doi.org/10.1007/BF02365744

Швед М. М. Изменение эксплуатационных свойств железа и стали под влиянием водорода. – Киев: Наук. думка, 1985. – 119 с.

Fisher J. C. Calculation of diffusion penetration curves for surface and grain boundary diffusion // J. Appl. Phys. – 1951. – 22, No. 1. – P. 74–76. – https://doi.org/10.1063/1.1699825

Gaude-Fugarolas D. Prediction of hydrogen damage in steels // In: Proc. of METAL2015, Brno, Czech Republic. – 2015. – P. 3–5.

Gerberich W. W., Stauffer D. D., Sofronis P. A coexistent view of hydrogen effects on mechanical behavior of crystals: HELP and HEDE // In: Effects of Hydrogen on Materials, Proc. 2008 Int. Hydrogen Conf. / B. Somerday, P. Sofronis, R. Jones. (eds.) – Ohio: ASM International, 2009. – P. 38–45.

Harrison L. G. Influence of dislocations on diffusion kinetics in solids with particular reference to the alkali halides // Trans. Faraday Soc. – 1961. – 57. – P. 1191 – 1199. – https://doi.org/10.1039/TF9615701191

Johnson W. H. On some remarkable changes produced in iron and steel by the action of hydrogen and acids // Proc. Royal Soc. London. – 1875. – 23, No. 158. – P. 168–179. – https://doi.org/10.1098/rspl.1874.0024

Katzarov I. H., Pashov D. L., Paxton A. T. Hydrogen embrittlement I.: Analysis of hydrogen-enhanced localized plasticity: Effect of hydrogen on the velocity of screw dislocations in α-Fe // Phys. Rev. Mater. – 2017. – 1, No. 3. – 033602. – https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.1.033602

Lü H., Li M., Zhang T., Chu W.. Hydrogen-enhanced dislocation emission, motion and nucleation of hydrogen-induced cracking for steel // Sci. China Ser. E–Technol. Sci. – 1997. – 40, No. 5. – P. 530–538. – https://doi.org/10.1007/BF02917169.

Lynch S. Hydrogen embrittlement phenomena and mechanisms // Corros Rev. – 2012. – 30, No. 3–4. – P. 105–123. – https://doi.org/10.1515/corrrev-2012-0502.

Martin M. L., Dadfarnia M., Nagao A., Wang S., Sofronis P. Enumeration of the hydrogen-enhanced localized plasticity mechanism for hydrogen embrittlement in structural materials //Acta Mater. – 2019. – 165. – P. 734–750. – https://doi.org/10.1016/j.actamat.2018.12.014

Nibur K. A., Bahr D. F., Somerday B. P. Hydrogen effects on dislocation activity in austenitic stainless steel // Acta Mater. – 2006. – 54, No. 10. – P. 2677–2684. – https://doi.org/10.1016/j.actamat.2006.02.007

Robertson I. M. The effect of hydrogen on dislocation dynamics // Eng. Fract. Mech. – 2001.– 68, No. 6. – Р. 671–692. – https://doi.org/10.1016/S0013-7944(01)00011-X

Somerday B., Sofronis P., Jones R. (eds.) Effects of hydrogen on materials. Proc. Int. Hydrogen Conf, September 7–10, 2008, Jackson Lake Lodge, WY, USA. – Ohio: ASM International, 2009. – 766 p.

Zhang L., An B., Fukuyama S., Yokogawa K. Hydrogen effects on localized plasticity in SUS310S stainless steel investigated by nanoindentation and atomic force microscopy // Jap. J. Appl. Phys. – 2009. – 48, No. 8S2. – 08JB08. – https://doi.org/10.1143/JJAP.48.08JB08


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 3.0 License.