Влияние фазового состава и плотности межзеренных и межфазных границ на механизмы водородного охрупчивания высокоазотистой хромомарганцевой стали

Объектом исследования являются высокоазотистые хромомарганцевые стали. Цель работы – установление закономерностей водородного охрупчивания высокоазотистой хромомарганцевой аустенитной стали Fe-23Cr-17Mn-0,6N (масс.%) в различных структурно-фазовых состояниях. В процессе работы проводились экспериментальные исследования влияния межзеренных и межфазных границ (аустенит/δ-феррит) на водородное охрупчивание высокоазотистой стали Fe-23Cr-17Mn-0,6N. С помощью термообработок по разным режимам (Tоб = 1050-1200°С, 0,5 ч) были сформированы состояния с разной объемной долей и плотностью межфазных и межзеренных границ. Установлено, что после наводороживания твердорастворное упрочнение атомами водорода проявляется в образцах с наименьшей долей межзеренных и межфазных границ (Tоб = 1200°C) из-за наибольшей концентрации водорода в теле аустенитных зерен. Коэффициент водородного охрупчивания в этих образцах также самый высокий – IH = 32 %, для образцов с мелкими зернами он уменьшается до IH = 10 % (Tоб = 1050°C). Ширина хрупкого наводороженного слоя после испытаний на растяжение определяется несколькими факторами: начальная ширина слоя, образовавшегося сразу после насыщения водородом, дислокационный транспорт водорода и диффузия водорода под напряжением в процессе деформации образцов. Показано, что увеличение плотности границ зерен и γ/δ-межфазных границ уменьшает свободный пробег дислокаций, и, следовательно, эффективно подавляет дислокационный перенос водорода во время испытаний на растяжение. Хрупкое разрушение индуцированных водородом слоев происходит как по телу зерен (аустенита и феррита), так и вдоль межзеренных и межфазных (аустенит/феррит) границ, но вклад от интеркристаллитного разрушения возрастает с увеличением плотности межзеренных и межфазных границ.