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.

 

Зразок для цитування: О. Є. Андрейків, Н. Т. Гембара, “Математична модель визначення концентрації водню, за якої відбувається зміна механізму деформування,” Мат. методи та фіз.-мех. поля, 62, No. 3, 19–25 (2019).

Translation: O. E. Andreikiv, N. T. Hembara, “A mathematical model for the determination of hydrogen concentration corresponding to changes in the mechanism of deformation,” J. Math. Sci., 263, No. 1, 15–24 (2022), https://doi.org/10.1007/s10958-022-05918-5


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


Повний текст: PDF

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


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