Введение 3
1 Конструкционная легированная сталь 4
1.1 Свойства и применение легированных сталей 4
1.2 Свойства стали 40Х13 6
1.3 Пробоподготовка образцов для исследования 7
2 Влияние водорода на механические свойства стали 8
3 Методы изучения строения стали и сплавов 10
3.1 Оптическая микроскопия 10
3.2 Атомно-силовая микроскопия 14
3.2.1 Бесконтактный режим работы атомно-силового микроскопа 17
3.2.2 Полуконтактный режим работы атомно-силового микроскопа 17
3.2.3 Контактная атомно-силовая микроскопия 18
3.3 Растровая электронная микроскопия 22
4 Материалы и методы исследования 26
4.1 Сталь 40Х13 и её свойства 26
4.2 Технологические параметры стали 40Х13 26
4.3 Сканирующий электронный микроскоп Hitachi TM-1000 27
5 Экспериментальные данные 29
5.1 Режимы термической обработки 29
5.2. Исходное состояние 30
5.3 Закаленное состояние 33
5.4 Состояние после отпуска 36
5.5 Исследование стали 40Х13 после электролитического наводороживания 38
Заключение 40
Список использованной литературы 41
Наводороживание стали приводит к появлению так называемой водородной хрупкости, выражающейся в аномальном снижении пластичности при уменьшении скорости деформирования, что приводит к поломкам изделий в эксплуатации. Наиболее сильно наводороживание стальных изделий проявляется при электрохимических процессах, например при цинковании. Несмотря на обширную литературу, в этой области остается ряд нерешенных научных и практических задач.
Большим количеством нерешенных вопросов объясняются нередкие поломки в эксплуатации оцинкованных стальных изделий (особенно пружинных), а также коррозия оцинкованных изделий из-за нарушений сплошности покрытия, возникающих при обезводороживании.
Исследование водорода в металлах представляет значительный интерес, что связано, в первую очередь, с широким спектром задач, решаемых в этой области. Растворенный водород приводит к существенному изменению механических и физикохимических свойств материала, благодаря образованию дефектной структуры. В одних случаях водород вызывает охрупчивание, в других - увеличение пластичности металлов. Охрупчивание стали под влиянием водорода, является в настоящее время хорошо известным, но не достаточно изученным явлением.
Цель работы: Исследовать структуру и деформационное поведение нержавеющей стали 40Х13 после электролитического наводороживания.
Сталь 40Х13 обладает наилучшей коррозионной стойкостью после закалки с температуры, обеспечивающей полное растворение карбидов. Повышение температуры отпуска сопровождается снижением их стойкости к общей коррозии. Причиной снижения коррозионной стойкости является обеднение твердого а-раствора по хрому вследствие выделения карбидов хрома. Снижение коррозионной стойкости наблюдается при отпуске до 600ОС, затем происходит некоторое ее увеличение. Однако коррозионная стойкость не достигает уровня, который имеет сталь в закаленном и низко отпущенном состоянии. Таким образом, сталь 40Х13 целесообразно применять либо после низкотемпературного отпуска при 200-400ОС (с целью получения высокой твердости и коррозионной стойкости), либо после высокого отпуска при 600-650ОС с целью получения конструкционного материала.[14]
Наводороживание стали 40Х13 не влияет на структуру и рельеф поверхности, но сильно влияет на ее деформационное поведение. Таким образом, в исходном состоянии напряжение при удлинении в 0.154% составило 1260 МПа, а после наводороживания существенно снизились физические характеристики стали. При максимальном растяжении 0.124% напряжение составило 956 МПа. Твердость отпущенной стали после наводороживания снизилась до 275 HV
Однако, следует отметить, что наводороживание стали 40Х13 не оказало существенного влияния на структуру и рельеф поверхности стали, но существенно влияет на ее деформационное поведение и механические свойства.
