Механізм позитивного впливу водню та азоту на втомність аустенітних криць

В. Г. Гаврилюк, В. М. Шиванюк, С. М. Теус

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 16.08.2022; остаточний варіант - 23.09.2022. Завантажити: PDF

Вплив водню та азоту на втомність аустенітних криць аналізується базуючись на ab initio розрахунках електронної структури, близькому атомовому порядку і дислокаційній структурі. Одержано, що обидва елементи підвищують концентрацію вільних електронів в ГЦК-залізі, пом’якшуючи кристалічну ґратницю, зменшуючи питому енергію дислокацій та збільшуючи їх рухомість. За наявності близького атомового порядку твердому розчині це приводить до локалізації пластичної деформації і формуванню дислокаційних смуг ковзання. Комбінація цих чинників реалізується у локалізованому зворотньому планарному ковзанню дислокацій, що протидіє їх взаємному перетину із зародженням субмікротріщин, зменшуючи тим самим швидкість росту втомної тріщини в процесі циклічного механічного навантаження.

Ключові слова: аустенітна криця, втома, водень, азот, міжатомові взаємодії, дислокації.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i11/1395.html

PACS: 36.40.Cg, 61.43.-j, 61.72.Ff, 61.72.Hh, 61.72.Lk, 64.70.kd, 75.50.Bb


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Y. Murakami, T. Kanezaki, and Y. Mine, Metall. Mater. Trans. A, 41: 2548 (2010). Crossref
  2. D. G. Ulmer and C. J. Altstetter, Acta Metall. Mater., 39: 1237 (1991). Crossref
  3. S. Asano and R. Otsuka, Scr. Mater., 10: 1015 (1976). Crossref
  4. D. P. Abraham and C. J. Altstetter, Metall. Mater. Trans. A, 26: 2849 (1995). Crossref
  5. C. San Marchi, Intern. J. Hydrogen Energy, 33: 889 (2008). Crossref
  6. G. S. Mogilny, S. M. Teus, V. N. Shyvanyuk, and V. G. Gavriljuk, Mat. Sci. Eng. A, 648: 260 (2015). Crossref
  7. G. S. Mogilny, V. N. Shyvaniuk, S. M. Teus, L. M. Ivaskevich, and V. G. Gavriljuk, Acta Mater., 194: 516 (2020). Crossref
  8. Y. Zhao, M.-Y. Seoka, I.-C. Choia,Y.-H. Leeb, S.-J. Parkc, U. Ramamurtyde, J.-Y. Sunf, and J-Il Janga, Scr. Mater., 107: 46 (2015). Crossref
  9. R. Kirchheim, Scr. Mater., 67: 767 (2012). Crossref
  10. S. Taketomi, R. Matsumoto, and N. Miyazaki, J. Mater. Sci., 43: 1166 (2008). Crossref
  11. S. Wang, N. Hashimoto, and S. Ohnuki, Sci. Reports, 3: Article Number: 2760 (2013). Crossref
  12. A. Seeger, physica status solidi (a), 55: 457 (1979). Crossref
  13. A. Zielinski, G. Hauptmann, U. Holzwarth, and H. Kronmüller, Z. Metallkd., 87: 104 (1996). Crossref
  14. C. B. Carter and S. M. Holmes, Philos. Mag., 35: 1161 (1977). Crossref
  15. A. Seeger, Philos. Mag., 45: 771 (1954). Crossref
  16. A. Seeger, Philos. Mag., 46: 1194 (1955). Crossref
  17. B. Obst and A. Nyilas, Mat. Sci. Eng. A, 137: 141 (1991). Crossref
  18. A. Nyilas, B. Obst, and H. Nakajima, High Nitrogen Steels, HNS 93 (Eds. V. G. Gavriljuk and V. M. Nadutov) (Kiev: Institute for Metal Physics: 1995), p. 339.
  19. V. G. Gavriljuk, A. L. Sozinov, J. Foct, Yu. N. Petrov, and Yu. A. Polushkin, Acta Mater., 46: 1157 (1998). Crossref
  20. B. Obst, Handbook of Applied Superconductivity (Ed. B. Seeger) (Philadelphia, Bristol: Institute of Physics Publishing: 1998), p. 969. Crossref
  21. H. Margolin, Y. Mahajan, and Y. Saleh, Scr. Metall., 10: 1115 (1976). Crossref
  22. V. G. Gavriljuk, A. I. Tyshchenko, V. V. Bliznuk, I. L. Yakovleva, S. Riedner, and H. Berns, Steel Res. Intern., 79: 413 (2008). Crossref
  23. R. L. Tobler and R. P. Reed, J. Testing Evaluation, 12: 364 (1984). Crossref
  24. J. B. Vogt, J. Foct, C. Regnard, G. Robert, and J. Dhers, Metall. Trans. A, 22: 2385 (1991). Crossref
  25. R. Taillard and J. Foct, High Nitrogen Steels, HNS 88 (Eds. J. Foct and A. Hendry) (London: The Institute of Metals: 1989), p. 387.
  26. S. Degallaix, J. I. Dickson, and J. Foct, High Nitrogen Steels, HNS 88 (Eds. J. Foct and A. Hendry) (London: Institute of Metals: 1989), p. 380.
  27. V. G. Gavriljuk, V. M. Shyvaniuk, and S. M. Teus, Hydrogen in Engineering Metallic Materials (Springer Nature Switzerland AG: 2022), p. 26. Crossref
  28. V. G. Gavriljuk, B. D. Shanina, V. N. Shyvanyuk, and S. M. Teus, Corros. Rev., 31, No. 2: 33 (2013). Crossref
  29. B. D. Shanina,V. G. Gavriljuk, S. P. Kolesnik, and V. N. Shivanyuk, J. Phys. D: Appl. Phys., 32: 298 (1999). Crossref
  30. V. G. Gavriljuk, S. P. Efimenko, Ye. E. Smuk, S. Yu. Smuk, B. D. Shanina, N. P. Baran, and V. M. Maximenko, Phys. Rev. B, 48: 3224 (1993). Crossref
  31. V. G. Gavriljuk, V. N. Shivanyuk, and B. D. Shanina, Acta Mater., 53: 5017 (2005). Crossref
  32. V. G. Gavriljuk, V. N. Shyvaniuk, and S. M. Teus, Internal Friction and Mechanical Spectroscopy (IFMS-19) (Eds. Igor S. Golovin and Francesco Cordero) J. Alloys Compd., Special Issue ICIFMS-19: Article 161260 (2021). Crossref
  33. A. E. Pontini and J. D. Hermida, Scr. Mater., 37: 1831 (1997). Crossref
  34. P. J. Ferreira, I. M. Robertson, and H. K. Birnbaum, Mater. Sci. Forum, 207, Iss. 209: 207 (1996). Crossref
  35. V. Gerold and H. P. Karnthaler, Acta Metall., 37: 2177 (1989). Crossref
  36. V. G. Gavriljuk, V. M. Shyvaniuk, and S. M. Teus, Hydrogen in Engineering Metallic Materials (Springer: 2022), p. 255. Crossref
  37. V. G. Gavriljuk, B. D. Shanina, and H. Berns, Acta Mater., 48: 3879 (2000). Crossref
  38. J. E. Epperson, P. Fürnrohr, and C. Ortiz, Acta Crystallogr., Section A, 34: 667 (1978). Crossref