В работе рассмотрены модели водородного растрескивания металлов и сплавов, основанные на взаимодействии водорода с дислокациями. Показано, что определяющая роль эмиссии дислокаций в AIDE-механизме, в свою очередь, подобна HELP, за исключением того, что деформации могут быть еще более локализованными, чем для коалесценции микропустот, связанной с HELP, так как напряжения, необ-ходимые для распространения дислокаций, достаточно высоки для повышения общей дислокационной активности в пластической зоне перед трещинами. Это приводит к образованию небольших пустот на пересекающихся полосах скольжения. Отмечено что, рост трещины происходит в основном за счет эмиссии дислокаций. Тем не менее, эмиссия дислокаций к вершинам трещин и образование пустот впереди трещин также вносят свой вклад. При этом образование пустот впереди трещины помогает поддер-живать малый радиус вершины трещины и малые углы раскрывающейся вершины трещины. Рассмотрен вопрос о том, как происходит рост трещины в инертных средах для пластичных материалов. Пластичный рост трещины происходит преимущественно из-за дислокаций, зарождающихся от источников в пластической зоне впереди вершины трещины и движущихся обратно на поверхности вершины трещины, с небольшим или нулевым выбросом дислокаций, происходящих из вершины трещины. Небольшое количество дислокаций, выходящих из источников ближайших к вершине трещины, будет точно пересекать вершину трещины, чтобы произвести продвижение трещины - большинство будет только производить притупление или способствовать деформации впереди трещин. Поэтому необ-ходимы большие деформации впереди трещины, чтобы произвести рост трещин с помощью коалес-ценции микропустот и глубоких впадин, с более мелкими углублениями в них, которые производятся на поверхностях разрушения. Показано, что механизм растрескивания, производимый в результате AIDE-механизма, будет межзеренным или транскристаллитным в зависимости от того, где наиболее легко будет происходить распространение дислокаций и образование пустот. Для транскристаллитного растрескивания, альтер-нативное скольжение на плоскостях по обе стороны от трещины будет иметь тенденцию сведения к минимуму обратного напряжения от ранее испущенных дислокаций. Макроскопическая плоскость для транскристаллитного растрескивания при этом будет разделять угол между плоскостями скольжения, и фронт трещины будет лежать вдоль линии пересечения плоскостей трещин и плоскостей скольжения. Тем не менее, отклонения от плоскостей и направлений с низким показателем преломления будут иметь место, если неодинаковое количество скольжений произошло по обе стороны от трещины вследствие больших различий в сдвиговых напряжениях на разных плоскостях скольжения. Отклонения плоскостей разрушения в отсутствие низкого индекса плоскостей также могут возникнуть в зависимости от расположения зародышевых пустот впереди трещин. Подробное описание связи между воздействием водорода на поведение дислокаций и вакансий, локализацию скольжения и водородную хрупкость недостаточно развито и остается серьезной проблемой, решение которой может быть осуществлено с помощью описания кинетики процесса водородного охрупчивания. Благодаря своей сложной природе, HELP и AIDE-механизмы могут быть способны внести свой вклад в охрупчивание, как при растрескивании, так и при образовании ямочек, связанных с пластичным разрушением.
The paper discusses some models of hydrogen-stress cracking of metals and alloys. These models are based on hydrogen-dislocation interaction. It is shown that the critical role of dislocation emissions in AIDE mechanism is, in its turn, similar to HELP except for a higher localization of deformations compared with microvoids coalescence that is related with HELP, because that stresses needed for the dislocation propagation are high enough to boost general dislocation activity in deformation zones in front of cracks. This results in the formation of small voids on intersecting deformation bands. It has been observed that a crack is essentially growing due to the emission of dislocations. However the emission of dislocation towards the tip of a crack and the formation of voids in front of a crack contribute a lot to the process. Furthermore, the formation of voids in front of a crack makes for a short radius of the crack tip and low angles of the crack tip opening displacement The paper considers crack growing in inert media in plastic materials. Crack plastic growth takes place mainly due to dislocations that originate from the sources in the deformation zone in front of the crack tip and are propagating backwards along the crack tip plane with a small or zero emission of the dislocations that start from the crack tip. Small number of the dislocations that originate in the sources lying closest to the crack tip will intersect the tip of the crack precisely thus promoting the crack development while the majority of the dislocation will have either blunting effect or contribute to the deformation in front of the crack. Thus to cause a crack growth due to microvoid coalescence and deep cavities with shallow depressions therein on fracture surfaces there must be a large deformation in front of the crack. It is demonstrated that the cracking mechanism resulting from the AIDE mechanism will be either intergranular or transcrystalline depending on the location where the propagation of dislocations and formation of voids run mostly easily. In case of transcrystalline cracking alternative sliding motion along the planes on either side of the crack will tend to minimize the reverse stress caused by previously emitted dislocations. Then the macroscopic transcrystalline cracking plane will divide the angle between the slide planes and the crack front will be located on the intersection line of the crack planes and the slide planes. However, if there is a difference in the number of slides that occur on either crack side because of big differences in shear stresses on different slide planes, there will be deviations from the planes and directions with low refraction index. If the plane index is not low, there still can be deviations in the failure planes depending on the location of nucleus voids in front of the crack. A detailed description of the relationship between hydrogen effect on the behavior of dislocations and voids, sliding motion localization and hydrogen embrittlement is still lacking, moreover, it presents a serious problem that can be solved by describing the kinetics of hydrogen embrittlement process. Thanks to their sophisticated nature HELP and AIDE mechanisms can be embrittlement contributors both in cracking and in the formation of cavities due to ductile fracture.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.